DE2808658C2

DE2808658C2 - Dichtvorrichtung mit einem Dichtring und einem Druckausgleichring

Info

Publication number: DE2808658C2
Application number: DE2808658A
Authority: DE
Inventors: Lino Modena Roli
Original assignee: Italtractor Itm SpA Castelvetro Modena It; Italtractor ITM SpA Castelvetro Modena
Current assignee: Italtractor Meccanica Itm SpA Potenza It
Priority date: 1977-05-11
Filing date: 1978-03-01
Publication date: 1983-02-10
Also published as: BR7802998A; US4132418A; DE2808658A1; IT1082306B

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtvorrichtung mit einem Dichtring und einem an ihm anliegenden Druckausgleichsring, die als Abdichtung zwischen einer ersten und einer zweiten Planfläche wirkt, weiche Planflächen zu einem ersten bzw. einem zweiten axial voneinander beabstandeten und mit einer Relativbewegung um eine gemeinsame Achse rotierenden Glied gehören, wobei dasvirste Glied einen zylindrischen Sitz mit der ersten Planfläche aufweist, neben welcher die zweite Planfläche angeordnet ist

Eine solche Dichtvorrichtung wird vorzugsweise an einer gelenkigen Verbindung zwischen Maschinenteilen eingesetzt, die unter den verschiedensten Betriebsbedingungen Relativbewegungen zueinander vollziehen.

Eine solche Dichtvorrichtung beschreibt die DE-OS 23 53 892. Der Dichtring besteht dort aus einem Polyurethan-Elastomer und ist im wesentlichen halbkreisförmig profiliert, wobei er mit einer sich verjüngenden Kante an einer der Planflächen anliegt Er umschließt den Druckausgletchsrin^, der vorzugsweise aus Naturgummi besteht Bedingt durch die halbkreisförmige Umschließung des Druckausgleichsringes kann der Dichtring nur zwei einander gegenüberliegende Planflächen abdichten. Die Materialien, aus denen die beiden Ringe bestehen, lassen keine sehr große Lebensdauer dieser Dichtvorrichtung erwarten, insbesondere nicht bei schwierigen Betriebsbedingungen.

Demgegenüber soll die Dichtvorrichtung nach der Erfindung eine einwandfreie Dichtwirkung zwischen zwei nebeneinanderliegenden Planflächen von zwei axial distanzierten Gelenkteilen ausüben können, welche kreisförmige Relativbewegungen um eine gemeinsame Achse vollziehen.

Die erfindungsgemäße Dichtvorrichtung kommt insbesondere, jedoch nicht ausschließlich bei Ketten von Raupenfahrzeugen zum Einsatz, wobei die rotierende Kupplungsfläche zwischen Buchse und Zapfen des Gelenks zwischen einem Glied und dem anderen durch eine im Innern des Zapfens enthaltene Ölfüllung geschmiert wird.

Die obige Dichtung hat die Aufgabe, den Schmiermittelaustritt aus der Buchse zu verhindern bzw. so weh wie möglich zu begrenzen. Infolge der Beanspruchungen, weiche die Raupenkette unter normalen Betriebsverhältnissen ausgesetzt ist, treten außer der kreisförmigen Relativbewegung sehr schnelle, vorwiegend axiale Längsverschiebungen zwischen der Hülse und dem Zapfen auf, welche eine rasche Veränderung der

SpjeiverhSltnisse zwischen den miteinander gekuppelten Fischen bewirkt, zwischen welchen die Abdichtung vorgenommen werden soll,

Die vorliegende Erfindung bezweckt in erster Linie die Schaffung einer Dichtung mit Ausgleichsring, s welche zwischen einer ersten und einer zweiten Planfläche wirksam wird, die jeweils zu einem ersten und zu einem zweiten in waler Richtung distanzierten und um eine gemeinsame Achse rotierenden Glied gehören, und weiche in der Lage ist, eine gleichförmige und wirksame Abdichtung durch eine entsprechende Kompensation und rasche Anpassung an die schnellen Relativbewegungen zwischen den genannten Flächen über einen großen Temperaturbereich zu gewährleisten.

Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Wahrung eines guten Schmierzustandes der Gelenkverbindung über lange Zeit, womit einerseits eine erhebliche Lebensdauer und andererseits ein sanfter Betrieb bei größerer Laufruhe gesichert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung, ausgehend von einer Dichtvorrichtung der eingangs genannten Art, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring aus einem hochverschleißfesten *viateriial besteht, dessen größte axiale Länge kleiner ,als der Abstand zwischen den nebeneinanderliegenden Planflächen ist und eine innere Verstärkung aus steifem Material aufweist, daß der Dichtring eine Dichtlippe aufweist, deren Radialquerschnitt einen Winkel bildet, dessen Spitze als dünne Dichtkante an der zweiten Planfläche anliegt, femer eine zur Achse rotaticnssymmetrische konvexe Fläche, die zur zylindrischen Sitzfläche hingewendet ist und ausgehend von der Dichtlippe eine anfängliche Neigung von OGrad aufweist, die mit zunehmendem Abstand von der Dichtlippe allmählich zunimmt, so daß die auf dieser Fläche liegenden Punkte mit wachsendem Abstand immer näher an dieser Achse zu liegen kommen, daß der Druckausgleichsring aus einem Material hoher elastischer Verformbarkeit besteht und zwischen der ersten Planfläche und der zylindrischen Sitzfläche aufgenommen wird urui koaxial mit der konvexen Fläche des Dichtrings in Berührung kommt, und daß die Abmessungen des Druckrings, des Dichtrings und des Sitzes sowie der Abstand zwischen den beiden nebeneinanderliegenden Planflächen so gewählt sind, daß der Druckring sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung derart komprimiert wird, daß er die gewünschte Druckausübung des Dichtrings in axialer Richtung gegen die zweite Planfläche bewirkt

Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen so Dichtvorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf die Gelenkverbindung einer Raupenkette mit eingebauter erfindungsgemäßer Dichtvorrichtung, teilweise im Schnitt:

F i g. 2 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt nach der Linie 11-11 durch die Dichtvorrichtung in einer ersten Ausführungsform;

Fig.3 einen Schnitt entsprechend Fig.2 bei einer zweiten Ausführungsform der Dichtvorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Gelenkverbindung 1 einer Kette für ein Raupenfahrzeug, die aus einem ersten Glied 2 und einem zweiten Glied 3 besteht, welche von zwei nebeneinanderliegenden Stegen gebildet und so miteinander verbunden sind, daß sie eine kreisförmige Relativbewegung um ein' gemeinsame Achse vollziehen können,

Platten for die Raupe werden mit Bolzen durch Bohrungen 4 und 5 hindurch an den Gliedern 2, 3 befestigt Das Glied 2 ist gegenüber dem ganzen die Raupe bildenden Kettenglied auf der Außenseite angeordnet und ist fest auf das Ende eines Zapfens 6 aufgezogen.

Der Zapfen 6 ist hohl und weist in seinem Innern eine koaxial angeordnete Blindbohrung 7 auf, weiche am anderen Ende mit einem Stopfen 8 dicht verschlossen ist

Der Zapfen 6 weist radial angeordnete Durchgangsbohrungen 9 auf, über welche die Blindbohrung 7 mit der Umgebung in Verbindung steht

Das Glied 3 befindet sich gegenüber dem Raupenglied auf der Innenseite und ist an einem Ende mit der zylindrischen Außenfläche einer Buchse 10 gekuppelt weiche koaxial zum Zapfen 6 angeordnet ist und die bei einer Drehung gegenüber demselben beweglich ist

Das Glied 2 weist an beiden Enden der Buchse 10 einen zylindrischen Sitz 13 mit einer srsten Planfläche 2s auf, die senkrecht auf der Achse chs Zapfens δ (vergleiche Fig.2, 3) steht Diese Planfläche 2a ist in einem gewissen Abstand in axialer Richtung neben einer zweiten Planfläche 10a am Ende der Buchse 10 angeordnet weiche mit einer hohen Oberflächengüte bearbeitet ist

Die beiden Planflächen 2a und 10a werden durch ein Distanzstück 11 aus selbstschmierendem gesintertem Stahl auf dem verlangten Abstand gehalten, das an den mit den Planflächen 2a und 10a in Berührung stehenden Seitenflächen gehärtet ist Das Distanzstück 11 weist an seiner mit den Planflächen la. und 10a in Berührung stehenden Oberfläche Radialnuten 12 auf, weiche die Aufgabe haben, den zylindrischen Sitz 13 mit dem Zwischenraum zwischen der Außenfläche des Zapfens 6 und der Innenfläche des Distanzstücks 11 in Verbindung zu setzen. Die Relativbewegung tritt vorzugsweise zwischen den Kontaktflächen des Distanzstücks 11 und der Buchse 10 auf.

Im Innern des Sitzes 13 ist ein Dichtring 14 mit einem Druckausgleichsring 15 angeordnet, womit eine Abdichtung zwischen den beiden Planflächen 10a und 2a gegeben ist

Der Dichtring 14 besteht aus einem hochverschleißfesten Werkstoff mit selbstschmierenden Eigenschaften, und seine axiale Länge ist kleiner als dieselbe des Distanzstücks 11. Der Dichtring 14 weist eine vordere Dichtlippe 16 auf, die im radialen Querschnitt einen Winkel bildet, dessen Spitze als dünne Dichtkante mit der Planfläche 10a in Berührung steht und außen eine konvexe rotationssymmetrische Fläche 17 aufweist welche zu der zylindrischen Räche des Sitzes 13 hingewendet ist

Bei der zweiten, in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform ist die Ausbildung der Dichtlippe 16 geändert, um einen geringeren radialen Platzbedarf des Dichtrings 14 zu erzielen. Die konvexe Fläche 17 besteht aus einer Aneinanderreihung von mehreren zur gleichen Achse rotationssymmetrischen Flächen, die alle ineinander übergehen und von weichen eine erste Fläche 17a der Dichtlippe 16 am nächsten liegt und eine zylindrische Formgebung hat, während die anderen Flac-ien 176 und 17c in der genannten Reihenfolge hintereinander angeordnet sind und kegelstumpfförmig mit bei zunehmetiriem Abstand von der Vorderkante wachsender Konizität ausgeführt sind.

Der Dichtring 14 ist weiterhin mit einem Innenrand

versehen, der aus einer kreisförmigen, zylindrischen Hache 18 besteht, die einen entsprechenden Übergang zur Dichtlippe 16 einerseits und auf die kegelstumpfförmige rotationsasymmetrische Fläche 17c andererseits aufweist. Die kreisförmige, zylindrische Fläche 18 ist mit einer Reihe von regelmäßig geformten Vorsprüngen 19 gleicher Höhe versehen, die radial auf zwei parallelen Kreislinien angeordnet sind.

Diese Vorsprünge 19 sind auf jeder der beiden Kreislinien in gleichmäßigen Abständen voneinander angeordnet und schließen mit ihren freien Enden eine innere koaxial angeordnete kreisförmige Zylinderfläche ab, welche für die Zentrierung und Führung des Dichtrings auf der zylindrischen Außenfläche des Distanzstücks 11 dient.

Der Dichtring 14 ist mit einer als innere Verstärkung 20 dienenden metallischen Seele ausgestattet, welche aus einer ringförmigen Lamelle aus Metall besteht, deren Formgebung im Radialquerschnitt so getroffen ist, daß sie mit einer gewissen Annäherung uas Piufi! der konvexen Fläche 17 verfolgt. Die metallische Verstärkung 20 ist teilweise in das Material, aus welchem der Dichtring 14 besteht, eingeschlossen und fest damit verschweißt Der Druckausgleichsring 15 hat einen kreisförmigen Querschnitt und ist in der Nähe des Sitzes 13 angeordnet. Er steht mit einer zylindrischen Außenfläche 2b und mit der ersten Planfläche 2a in Berührung und kommt außerdem koaxial mit einem Teil der konvexen Fläche 17 in Kontakt.

Der Druckausgleichsring 15 ist durch eine hohe elastische Verformbarkeit gekennzeichnet und weist nur eine geringe Komprimibilität auf. Die Abmessungen des Druckausgleichsrings 15 und des Sitzes 13 sowie der Abstand zwischen den Planflächen 10a und 2a stehen derart miteinander in Beziehung, daß der Druckausgleichsring 15 im Betriebszustand nach erfolgter Momage verformt ist und sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung zwischen der konvexen Oberfläche 17 und den Flächen 2a und 2b komprimiert wird.

In Fig.2 und 3 ist das Querschnittsprofil des unverformten Druckausgleichsrings 15 gestrichelt dargestellt Der verformte Druckausgleichsring 15 drückt auf einen Teil der Fläche 17 und übt dabei einen Druck in axialer Richtung auf den Dichtring 14 aus, wodurch dessen Dichtlippe 16 mit der Planfläche 10a in Berührung gehalten wird. Das Ausmaß dieses Druckes ist von verschiedenen Faktoren abhängig und wird hauptsächlich von der geometrischen Formgebung der Dichtlippe 16 und von der Verformbarkeit des Materials des Dichtrings 14 bedingt Seine Festlegung ermöglicht eine optimale Wanl der Höhe der Dichtkante an der Planfläche 10a, damit eine hohe und langanhaltende Verschleißfestigkeit und eine gute Abdichtfunktion erzielt werden.

In dem beschriebenen Zustand wird die Abdichtung zwischen den beiden nebeneinanderliegenden Planflächen 10a und 2a durch die Berührung und von dem von der Dichtlippe 16 und dem verformten Druckausgleichsring 15 ausgeübten Druck erreicht, welcher zu diesem Zweck aus einem gegen Schmieröl besonders widerstandsfähigen Synthese-Kautschuk hergestellt ist

Unter den normalerweise schweren Arbeitsbedingungen, welchen jede Raupenketten-Gelenkverbindung ausgesetzt ist, ergeben sich, beispielsweise beim Ändern der Fahrtrichtungen, Spielerscheinur.gen, die vorwiegend axiale Relativbewegungen zwischen den Planflächen 10a und 2a unter häufiger Veränderung des gegenseitigen Abstands derselben hervorrufen. Diese Abstandsänderungen müssen durch sofortiges Ansprechen des Druckausgleichsrings dadurch ausgeglichen werden, daß der Dichtring ständig gegen die Planfläche 10a gedrückt wird, wobei die Druckwerte möglichst nahe beim Optimaiwert liegen sollten. Dies wird erreicht, da der Druckausgleichsring 15 bei zunehmendem Abstand dazu neigt, seine elastische Verformung : teilweise auszugleichen, um in den durch eine gestrichel-

H) te Linie in Fig. 2 und 3 dargestellten unverformten Zustand zurückzukehren, und er dabei einen Druck auf f den Dichtring 14 ausübt, dessen axiale Komponente die Dichtlippe 16 gesjon die Planfläche 10a drückt. Zu diesem Zweck ist die konvexe Fläche 17, auf welche die Druckausübung erfolgt, so ausgebildet, daß die axiale Druckkomponente beim Ändern des Abstands zwischen den Planflächen 10a und 2a in gewissen Grenzen eine minimale Änderung erfährt.

Beim Übergang vom größten möglichen Abstand

... -..wj.ni.«» Λς~ beiden Pisriflächsn IGa und 2s auf den kleinstmöglichen Abstand erfährt der Druckausgleichsring 15 eine schrittweise Verformung und wirkt zunächst im wesentlichen auf die Fläche 17c und dann allmählich auf die Fläche 176 und schließlich auf die Fläche 17a ein.

Die auf die Fläche 17causgeübte axiale Druckkomponente ist größer als auf der Fläche 1 Tb und ist auf Fläche 17a gleich Null, weshalb die Deformation des Druckausgleichs? >.gs 15 zum großen Teil durch eine allmähliche

jo Abnahme des Anteils der wirksamen Axialkomponente kompensiert wird. Weiterhin kann sich der Druckausgleichsring beliebig in seinem Sitz 13 verformen, und der von ihm auf die Fläche 17a ausgeübte Druck löst keine axiale Komponente aus. Die begrenzte Veränderung

des Axialdruckes beim Ändern des Abstands zwischen den beiden Planflächen 2a und 10a ermöglicht eine erhebliche Einschränkung der Abnutzung der vorderen Dichtlippe 16 sowie der Planfläche 10a.

Die hervorragende Elastizität des Druckringes 15, die über einen weiten Temperaturbereich gewahrt bleibt, ermöglicht eine sofortige Kompensation von plötzlich auftretenden axialen Abstandsänderungen zwischen den beiden Planflächen 2a und 10a. Andererseits ist es wiederum angebracht, daß der Dichtring eine möglichst geringe Verformbarkeit sowohl in radialer Richtung zur Aufnahme der vom Druckausgleichsring 15 erzeugten Radialschübe als auch über den Querschnitt aufweist damit immer eine optimale Dichtungskante gegen die Planfläche 10a vorliegt Zu diesem Zweck ist, wie oben erwähnt, die metallische verstärkung 20 vorgesehen, welche fest mit dem Material des Dichtrings 14 verbunden ist Der Dichtring 14 weist außerdem den Vorteil auf, daß die dünne Abdichtkante beim Verändern des axialen Abstands zwischen den Planflädien 2a und 10a keine Verschiebung in radialer Richtung auf der Planfläche 10a erfährt, was natürlich den Ring vor Verschleiß schützt, und was vor allem dank der besonderen Formgebung und der geringen Verformbarkeit des Ringes möglich wird.

Die Vorspränge 19 haben die Aufgabe, den Dichtring 14 auf das Distanzstück 11 zu zentrieren, um die Montage zu erleichtern, während diese Funktion beim anschließenden Betrieb der Raupenkette überflüssig wird.

&ϊ Der Druckausgleichsring 15 hat einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt wodurch seine Herstellung vereinfacht bzw. seine Beschaffung erleichtert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

\, Dichtvorrichmng mit einem Pjchtrifig und einem an ihm anliegenden Druckausgleichsring, die aJs Abdichtung zwischen einer ersten und einer zweiten Planfläcbe wirkt, welche Planflächen zu einem ersten bzw, einem zweiten axial voneinander beabstandeten und mit einer Relativbewegung um eine gemeinsame Achse rotierenden Glied gehören, wobei das erste Glied einen zylindrischen Sitz mit to der ersten Planfläche aufweist, neben welcher die zweite Planfläche angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (14) aus einem hochverschleißfesten Material besteht, dessen größte axiale Länge kleiner als der Abstand zwischen den nebeneinanderliegenden Planflächen (2a, iOa) ist und eine innere Verstärkung (20) aus steifem Material aufweist, daß der Dichtring (14) eine Dichtlippe (16) aufweist, deren Radialquerschnitt einen Winkel bildet, dessen Spitze als dünne Dichtkante an der zweiten Planfläche {tOaJ anliegt, ferner eine zur Achse rotaiionssyinmetrische konvexe Fläche (17), die zur zylindrischen Sitzfläche [2b) hingewendet ist und ausgehend von der Dichtlippe (16) eine anfängliche Neigung von 0 Grad aufweist, die mit zunehmendem Abstand von der Dichtlippe (16) allmählich zunimmt, so daß die auf dieser Fläche liegenden Punkte mit wachsendem Abstand immer näher an dieser Achse zu liegen kommen, daß der Druckausgleichsring (15) aus einem Material hoher elastischer Verformbarkeit besteht und zwischen der ersten Plauläche (2a) und der zylindrischen Sitzfläche (2b) aufgenommen wird und koaxial mit der konvexen Fläche (17) des Dichtrings (14) in Berührung kommt, und daß die Abmessungen des Druckausgleichsrings (15), des Dichtrings (14) und des Sitzes sowie der Abstand zwischen den beiden nebeneinanderliegenden Planflächen (2a, iOa) so gewählt sind, daß der Druckausgleichsring (15) sowohl in axialer Richtung als auch in radialer *° Richtung derart komprimiert wird, daß er die gewünschte Druckausübung des Dichtrings (14) in axialer Richtung gegen die zweite Planfläche (lOeJ bewirkt
2. Dichtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleichsring (15) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und aus einem wenig komprimierbaren, gegen Schmieröl sehr widerstandsfähigen Elastomer besteht
3. Dichtvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ^Μ dadurch gekennzeichnet, daß die konvexe rotationssymmetrische Fläche (17) aus einer Aneinanderreihung von mehreren miteinander verbundenen, zu der gleichen Achse rotationssymmetrischen Flächen besteht, wobei die der Dichtlippe (16) des Dichtrings am nächsten liegende Fläche (17a; zylindrisch ausgebildet ist, während die anderen Flächen kegelstumpfförmig sind und mit einem bei wachsendem Abstand von der Dichtlippe (16) zunehmenden Kegelwinkel hintereinander angeordnet sind. ^M
4. Dichtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Verstärkung (20) aus einer starren ringförmigen Lamelle besteht, die derart geformt ist, daß sie annähernd dem Profil der genannten konvexen Rotationsfläche folgt und die teilweise in das hochverschleißfeste Material des Jichtrings (14) eingeschlossen und fest damit verschweißt ist.
5_r pichtvorriehtung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pichtring (14) einen aus einer kreisförmigen zylindrischen Fläche (W) bestehenden Jnnenrajd.aufweist, die an einer Seite in die Dientlippe (16) jjjnd an der anderen Seite in die konvexe Fliehe (17) übergeht, wobei eine Vielzahl von gleichmäßigen Vorsprüngen (19) gfeicher Höhe vorgesehen sind, welche radial auf mindestens einer Kreislinie angeordnet und gegenseitig distanziert sind, und die mit ihren freie;! Enden an der zylindrischen Fläche eines Distanzstücks (11) derart anliegen, daß eine Zentrierung und Führung des Dichtrings (14) erzielt wird.
6. Dichtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der verschleißfeste Werkstoff, aus welchem der Dichtring (14) besteht, selbstschmierende Eigenschaften aufweist