DE2756929C2

DE2756929C2 - Dichtungsring

Info

Publication number: DE2756929C2
Application number: DE2756929A
Authority: DE
Inventors: Manfred 8781 Eußenheim Brandenstein; Heinrich Dipl.-Ing. Dr. Kunkel; Armin 8720 Schweinfurt Olschewski; Lothar 8720 Schweinfurt Walter
Original assignee: SKF Kugellagerfabriken GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1977-12-21
Filing date: 1977-12-21
Publication date: 1985-05-09
Also published as: SE7812691L; JPS619468B2; US4235480A; IT7823345V0; IT1160095B; JPS5487603A; GB2010987A; FR2412765A1; DE2756929A1; IT7829974A0; FR2412765B1; GB2010987B; SE441861B

Description

Die Erfindung betrifft einen unter axialer Vorspannung eingebauten, gleitenden Dichtungsring aus biegeelastischem, metallischem Bandwerkstoff, insbesondere für Schneidrollen von Rollenmeißeln.

Ein Dichtungsring der angegebenen Gattung ist bekannt, der wie eine Tellerfeder kegelig ausgebildet ist (US-PS 33 61 494). Dieser hat den Nachteil, daß er in axialer Richtung nur wenig und in radialer Richtung überhaupt nicht elastisch nachgiebig ist. Damit dieser bekannte Dichtungsring mit einer bestimmten, zum Abdichten zwischen den zugehörigen Dichtflächen notwendigen Vorspannung eingebaut werden kann, müssen deshalb verhältnismäßig enge Fertigungstoleranzen an den Gleit- und Führungsfiächen, welche die Lage des Dichtungsringes bestimmen, vorgesehen werden. Die Herstellung der Bauelemente, zwischen denen der Dichtungsring eingebaut werden soll, verteuert sich dementsprechend. Hinzu kommt, daß vor allem im Betrieb von Rollenmeißeln ein Verschleiß und ein entsprechend großes Radial- und Axialspiel im Lager der Schneidrollen entstehen kann, welches durch den bekannten Dichtungsring mit seiner begrenzten Nachgiebigkeit nicht mehr elastisch überbrückt wird. Der Eintritt von Bohrschlamm und den Verschleiß in den Lagern beschleunigenden Gesteinspartikeln in die Schneidrolle wird durch den Dichtungsring nach kurzer Betriebszeit nicht mehr verhindert.

Schließlich führen die Schneidrollen mit wachsendem Laeerverschleiß gegenüber dem Meißelkörper Taumelbewegungen aus, die eben 1 alls vom bekannten Dichtungsring nicht oder nur in geringem Maße elastisch aufgenommen werden, so daß dieser Dichtungsring nach kurzer Gebrauchsdauer infolge Oberbeanspruchung verformt und beschädigt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Dichtungsring der angegebenen Art zu schaffen, der seine Dichtwirksamkeit auch bei größeren Radial- Axial- und Taumelbewegungen der betreffenden

ίο Schneidrolle nicht verliert Dazu soll der Dichtungsring wirtschaftlich herstellbar und leicht einbaubar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Dichtungsring durch einen spiralförmig gewundenen Streifen mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt gebildet ist, wobei die einzelnen Windungen des Streifens in axialer oder radialer Richtung sich gegenseitig überlappend angeordnet tina.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung sind die einzelnen Windungen an ihren Überlappungsstellen sich gegenseitig berührend angeordnet, so daß zwischen den Windungen des Dichtungsringes kein Strömungsmittel durchströmen kann und der Dichtungsring dementsprechend gegenüber dem Strömungsmittel, zum Beispiel Spülflüssigkeit, der Umgebung der Schneidrolle abdichtet

Nach einem anderen Merkmal bilden die einzelnen Windungen an ihren Überlappungsstellen einen engen Dichtspalt. Durch diesen Dichtspalt kann, sofern gewüsncht, die Spülflüssigkeit zum Schmieren und Kühlen der Lager in das Innere der Schneidrolle strömen. Dabei verhindert der enge Dichtspalt mit einer vorbestimmten Spalthöhe, daß größere Gesteinspartikel mit in den Lagerraum gelangen und in den Lagern der Schneidrolle einen schädlichen Verschleiß verursachen. Die Höhe des Dichtspaltes kann übrigens durch axiale elastische Zusammendrückung des Dichtungsringes (bei Überlappung der Windungen in axialer Richtung) bzw. durch radiale elastische Zusammendrückung des Dichtungsringes (bei Überlappung der Windungen in radialer Richtung) während des Einbaus des Dichtungsringes leicht eingestellt werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist mindestens ein axiales Ende des Dichtringes eine zur Achse der Schneidrolle senkrecht stehende Stirnfläche auf.

Vorteilhafterweise ist der Streifen mit einem gleitreibungsmindernden Werkstoff, zum Beispiel Kupfer, beschichtet.
Schließlich kann mindestens ein axiales Ende des

so Dichtringes einen auf der betreffenden Dichtfläche gleitenden Gleitring, zum Beispiel aus Hartmetall, tragen.

Der Dichtungsring ist in der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele, die in den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen teilweisen Querschnitt durch einen mit einem Dichtungsring ausgerüstete Schneidrolle,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den in F i g. 1 eingezeichneten Dichtungsring,

Fig. 3 einen teilweisen Querschnitt durch eine mit einem abgeänderten Dichtungsring ausgerüstete Schneidrolle,

F i g. 4 einen Querschnitt durch den in F i g. 3 gezeigten abgeänderten Dichtungsring,
F i g. 5 einen teilweisen Querschnitt durch eine mit einem weiteren abgeänderten Dichtungsring versehene Schneidrolle und

F i g. 6 eine Seitenansicht des in F i g. 5 dargestellten Dichtungsringes.

In F i g. 1 ist mit 1 eine der Schneidrollen eines an sich bekannten Rollenmeißels bezeichnet Die Schneidrolle 1 ist auf dem Zapfen 2 des Meißelkörpers 3 in den zwei Gleitlagern 4 und 5 und im Wälzlager 6 mit den zylindrischen Wälzkörpern 7 radial gelagert Auf der Stirnseite des Zapfens 2 ist das Axialgleitlager 8 zur Aufnahme des axial gerichteten Arbeitsdruckes der Schneidrolle 1 eingebaut Am meißelkörperseitigen Ende der Schneidrolle 1 ist der Bordring 9 angeordnet, der zum Beispiel durch Schweißen, in der Bohrung der Schneidrolle 1 festgesetzt ist Die Wälzkörper 7 werden auf der dem Meißelkörper 3 abgewandten Stirnfläche des Bordringes 9 seitlich geführt Auf seiner dem Meißelkörper 3 zugewandten Stirnfläche weist der Bordring 3 einen Absatz 10 auf. An diesem Absatz 10 ist der Dichtungsring 11 radial und axial in der Bohrung des Bordringes 9 gehalten.

Der Dichtungsring 11 besteht wie besonders in Fig.2 veranschaulicht, aus biegeelastisehem, metallischem Bandwerkstoff und ist einfach durch einen spiralförmig gewundenen Streifen 12 mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt gebildet wobsi die einzelnen Windungen des Streifens 12 in radialer Richtung überlappend angeordnet sind. Dieser Dichtungsring 11 ist unter axialer Vorspannung zwischen dem Bordiing 9 und dem Meißelkörper 3 eingebaut und läuft mit der Schneidrolle 1 um. Die Windungen des Streifens 12 sind übrigens so gelegt daß diese bei der vorliegenden Drehung der Schneidrolle 1 in Richtung des Pfeiles 13 (F i g. 1) wie ein Fördergewinde wirken, so daß die zwischen Dichtungsring 11 und Meißelkörper 3 eingedrungene Spülflüssigkeit hydrodynamisch radial nach außen gepumpt wird. Dementsprechend ist ein Eindringen der Spülflüssigkeit in den Lagerraum der Schneidrolle 1 gehindert.

Beide axialen Enden des Dichtungsringes U weisen eine senkrecht zur Achse 15 der Schneidrolle 1 stehende Stirnfläche 16 bzw. 17 auf. Dabei ist die Stirnfläche 17, die auf der gegenüberstehenden Stirnfläche 18 des Meißelkörpers 3 abdichtend gleitet, an einer über dem gesamten Umfarg des Dichtungsringes 11 gebildeten Überlappungsstelle gelegen, so daß sich in vorteilhafter Weise eine relativ große Stirnfläche 17 mit guten Gleit- und Dichtungseigenschaften ergibt Die Stirnfläche 16 des anderen Endes des Dichtungsringes 11 stützt sich axial gegen den Absatz 10 des Bordringes 9 und ist in der Bohrung rfes Bordringes 9 mit radialer Vorspannung dicht festgehalten.

Die einzelnen Windungen des Dichtungsringes 11 sind derart angeordnet, daß sich diese an ihren radial gegenüberstehenden Über!?ppungsstellen 14 gegenseifig berühren, so daß der mit Schmiermittel gefüllte Lagerraum der Schneidrolle 1 nach außen vollständig abgedichtet ist. Dabei ist eine gegenseitige axiale Verschiebung der einzelnen, sich (gleitend) berührenden Windungen möglich, die somit eine elastische Überbrückung der axialen Relativbewegungen zwischen dem Meißelkörper 3 und der Schneidrolle 1 bewirken. Derartige Relativbewegungen können durch Verschleiß des Wälzlagers 6 und Axialgleitlagers 8 im Betrieb hervorgerufen werden.

Im Betrieb können aber auch die Radialgleitlager 4 und 5 verschleißen, so daß die Schneidrolle 1 gegenüber dem Meißelkörper 3 radiale Relativbewegungen und Taumelbewegungcn ausführt. Solche Relativ- und Taumelbewegungen wenden vom Dichtungsring 11 ebenfalls elastisch überbrückt, indem sich die einzelnen Windungen 11 elastisch biege ϊ und zum Teil auch in Umfangsrichtung aufeinander gleiten.

Im übrigen ist der Streifen 12 mit einem gleitreibungsmindernden Werkstoff, zum Beispiel Kupfer beschichtet so daß beim gegenseitigen Gleiten der Windungen an den Überlappungsstellen 14 eine relativ kleine Behinderung durch Gleitreibung entsteht

In F i g. 3 ist ein anderer abgeänderter Dichtungsring 19 gezeigt der wiederum zwischen dem Bordring 9 der Schneidrolle 1 und dem Meißelkörper 3 unter axialer Vorspannung eingebaut ist Die Schneidrolie 1 ist genauso wie im vorhergehend beschriebenen, in F i g. 1 dargestellten Fall in den zwei Radialgleitlagern 4 und 5, im Wälzlager 6 und im Axialgleitlager 8 gelagert

Der Dichtungsring 19 besteht aus biegeelastisehem metallischem Bandwerkstoff und ist — siehe F i g. 4 —

is durch einen einfach herzustellenden spiralförmig gewundenen Streifen 20 mit rechteckigem Querschnitt gebildet wobei die einzelnen Windungen des Streifens 20 hier in axialer Richtung sich gegenseitig überlappend angeordnet sind. Die einzelnen Windungen des Dicht-

ringes 19 bilden an ihren Überlappungsstellen 21 einen engen Dichtspalt so daß Spülflüssigkc. der Umgebung zum Wälzlager 6 strömen und dieses kühlen und schmieren kann. Dabei verhindert der enge Dichtspalt daß größere Partikel (Bohrklein) in den Lagerraum gelangen, die einen schädlichen Lagerverschleiß verursachen können.

Der Dichtungsring 19 ist übrigens an seinem meißelkörperseiiigen Ende auf dem Zapfen 2 des Meißelkörpers 3 radial geführt und am Meißelkörper 3 axial abgestützt An seinem gegenüberliegenden axialen Ende besitzt der Dichtungsring 19 eine senkrecht auf der Achse 15 der Schneidrolle 1 stehende Stirnfläche 22, die auf dem Absatz 10 des Bordringes 9 gleitet
Die Höhe des Dichtspaltes zwischen den Überlappungsstellen 21 kann durch entsprechende elastische Zusammendrückung des Dichtungsringes 19 bei der Montage der Schneidrolle 1, zum Beispiel durch geeignete Wahl der Dicke des Bordringes 9, eingestellt werden.

In F i g. 5 ist ein weiterer, abgeänderter Dichtungsring 23 dargestellt, der zwischen der Schneidrolle 1 und dem Meißelkörper 3 mit axialer Vorspannung eingebaut ist. Die Schneidrolle 1 ist in einem Kugellager 24 und einem kalottenförmigen Gleitlager 25 auf dem Zapfen 2 des Meißelkörpers 3 gelagert.

Der Dichtungsring 23 ist ähnlich wie der in Fig.4 gezeigte Dichtungsring 19 gebaut, besitzt jedoch an seinem axialen Ende, welches der Schneidrolle 1 zugewandt ist, einen Gleitring 27 aus Hartmetall, der auf der Dichtfläche (Stirnfläche) 26 der Schneidrolle 1 gleitet. Der Gleitring 27 ist pn dem der Schneidrolle 1 zugewandten Ende des Dichtungsringes 23, zum Beispie! durch Schweißen, befestigt.

Im eingebauten Zustand des Dichtungsringes 23 drückt das axiale Ende dieses Dichtungsringes 23, welches dem Meißelkörper 3 zugewandt ist, infolge seiner Eigenelastizität radial dicht gegen die Bohrung 28 der Schneidrolle 1, wenn die Schneidrolle 1 stillsteht, also keine Rotationsbewegung auf dem Zapfen 2 ausführt.

Die Schneidrolle 1 wird dann durch den Dichtungsring 23 radial und axial spielfrei festgehalten und somit gegen schädliche Erschütterungen beim Einführen des Bohrmeißels in das Bohrloch geschützt. Dabei ist ein radialer Spalt an den Überlappungsstellen 14 des Dichtungsringes 23 vorhar.den, der bei der in F i g. 6 dargestellten Seitenansicht des Dichtungsringes 23 in übertriebener Größe mit 29 bezeichnet ist.
Im Bohr-Betrieb dreht sich die Schneidrolle 1 in Rieh-

tung des in F i g. 5 eingezeichneten Pfeiles 30, so daß die Stirnfläche 31 des Dichtungsringes 23 auf dem Rollenmeißel 3 gleitet und entsprechende Gleit- oder Reibungskräfte in Richtung des Umfanges — wie mit dem Pfeil 32 in Fig.6 angedeutet — wirken, die den Dich- 5 tungsring 23 wegen des spiralförmigen Verlaufs seiner Windungen in radialer Richtung gegen den Gleitring 27 elastisch zusammendrücken. Dadurch wird der radiale Spalt 29 bis zu Null verkleinert und die Windungen des Dichtungsringes 23 berühren sich dicht an ihren Über- io lappungsstellen 14 mit radialer Vorspannung. Gleichzeitig wird der mit 33 in F i g. 5 bezeichnete radiale Spalt zwischen dem AuBendurchmesser (Mantelfläche) des Dichtungsringes 23 und der Bohrung 28 der Schneidrolle 1 gebildet, so daß der Dichtungsring 23 ohne radial is festgehalten zu sein zwischen der Stirnfläche 26 und dem Meißelkörper 3 frei gleiten kann.

Der erfindungsgemäße Dichtungsring hat den großen Vorteil, daß er infolge seiner großen Eigeneiastizitat auch bei größeren Radial- Axial- und Taumelbewegungen der betreffenden Schneidrolle seine Dichtwirksamkeit nicht verliert, und daß er wirtschaftlich herstellbar und leicht einbaubar ist.

Im Rahmen des Erfindungsgedankens kann der erfindungsgemäße Dichtungsring weitgehend abgeändert werden. Im Fall eines Dichtungsringes mit Windungen, die in axialer Richtung sich gegenseitig überlappend angeordnet sind, brauchen die einzelnen Windungen an ihren Überlappungsstellen keinen engen Dichtspalt zu bilden. Vielmehr kanu in diesem Fall der Dichtungsring jo beim Einbau so weit axial zusammengedrückt werden, daß sich die einzelnen Windungen an ihren Überlappungsstellen gegenseitig elastisch dicht berühren. Außerdem können auch beide axialen Enden des Dichtungsringes einen auf der betreffenden Dichtfläche gleitsnden Gleitring aus geeigneten abriebfesten Werkstoff tragen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Unter axialer Vorspannung eingebauter, gleitender Dichtungsring aus biegeelastischem, metallischem Bandwerkstoff, insbesondere für Schneidrollen von Rollenmeißeln, dadurch gekennzeichnet, daß dieser durch einen spiralförmig gewundenen Streifen (12, 20} mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt gebildet ist, wobei die einzelnen Windungen des Streifens (12, 20) in axialer oder radialer Richtung sich gegenseitig überlappend angeordnet sind.

2. Dichtungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Windungen an ihren Überlappungsstellen (14) sich gegenseitig berührend angeordnet sind.

3. Dichtungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Windungen an ih?en Überlappun£aStellen(21) einen engen Dichtspalt bilden.

4. Dichtungsring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein axiales Ende des Dichtungsringes (11, 19) eine zur Achse (IS) der Schneidrolle (1) senkrecht stehende Stirnfläche (16,17,22) aufweist

5. Dichtungsring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen (12, 20) mit einem gleitreibungsmindernden Werkstoff, zum Beispiel Kupfer, beschichtet ist

6. Dichtung, ring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein axiales Ende des Dichtungsringes (23) einen auf der betreffenden Dichtfläche (26) gleitenden Gleitring (27), zum Beispiel aus hartmetall, trägt