DE2819275A1

DE2819275A1 - Membran-gleitringdichtung

Info

Publication number: DE2819275A1
Application number: DE19782819275
Authority: DE
Inventors: Bernard Robert
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 1977-05-03
Filing date: 1978-05-02
Publication date: 1978-11-09
Also published as: IT1107145B; IT7868004A0; JPS549351A; DE2819275C2; JPS5756626B2; GB1601385A; SE7804803L; US4150834A; ES469336A1; SE430813B; BE865715A; FR2389813B1; FR2389813A1

Description

Membraπ-Gl e ft r ingdiehtung

Sie irfindung bezieht si da auf eine; Membran-GJ el triiigdichtung für Bohrspindeln, insbesondere Feinbohrspindeln.

Abdichten der Bohrspindeln, erfoigt zur 2eit entweder durch- Fieh-tungen- nrtt elastischen Lippen^ Γβ-us ^bicömmlingen von Kautschuk- oder plastischen: Kunststoffen^,-, oder-durch Sefrikanen. ader durch: Bichtungen,- mit ffblicnen-. Gleitringen. ,

Prablerae^ die von den Bohrspindeln gestellt /werden., sirid dreierlei Artt . . - - , . ... "...

a^ ra&n strebt die bestmögliche Bichtung. an, um^; das Eintreten-äußerer¹ Stoffe ^rFKtssigiceIten oder fester stoffe" in. .die .Lager zu Arerhindern und das Ausfliesen von' Schmiermitteln nach außen zu ver-_: meiden, . .

b) Verringerung der Leistung, die durch Reizung bei einem minimalen Reibungswert erzeugt wird, um ein Erwärmen der Spindel zu vermeiden, was der Genauigkeit der Arbeit der Spindel beeinträchtigen würde,

c) Verringerung eines kleinen Wertes der freitragenden Spindellänge außerhalb der Lager Tauf der Seite des eingesetzten Werkzeuges und auf der Seite der AntriebsriemenscheibeΊ, dies um die Starrheit der Spindel und infolgedessen ihre Genauigkeit zu vergrößern.

Keine der zur Zeit benutzten Lösungen entspricht vollständig diesen drei Forderungen. Tatsächlich bewirken die Lippendichtungen erhebliche Reibungsmomente, Schwierigkeiten in Bezug auf das Zentrieren relativ zur Drehachse und eine bedeutende

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Abnutzung der in Ber*5hrung miteinander befindlichen Teile ·. die Schikanen gewähren nur eine unvollkommene Abdiciitur^; und schließlich führen die Gleitringe in üblicher Ausführung zu einem erheblichen axialen Raumbedarf.

Der Zweck der Erfindung 1st es, diese soeben erwähnten Nachteile zu beseitigen und gleichzeitig die drei Problemarten, wie sie oben geschildert sind* zu lösen.

Dies wird gemäß der Erfindung in folgender Weise erreicht:

a ^ durch das Inberfihrunghalten von zwei Spiegelflächen ''Ringen^v, die einerseits eine totale Abdichtung sichern und andererseits drei Freiheitsgrade der auf diese Weise gebildeten Dichtung fDrehung, radiales Gleiten und Schwimfiien der Ebenen) zulassen,

b) durch die Wahl von Baustoffen mit geringem Reibungswert und großer Abriebfestigkeit,

c ^ durch die Verwendung einer Metallmembranfeder unter konzentrischer Beanspruchung gegenüber den Spiegelflächen, um einen dauernden Kontakt der Spiegelflächen zu erreichen, wodurch die axiale Dicke des Dichtungssystems auf die Dicke der Gleitringe zurückgeführt wird, was im wesentlichen der Dicke einer Lippendichtung oder eines Satzes von Schikanen gleichkommt,

dl schließlich gewährleistet die Verwendung einer statischen Ring- oder Torus-Dichtung üblicher Ausführung zur Übertragung der von der Membran ausgeübten Kraft auf die Gesamtheit der Dichtungsringe gleichzeitig die statische Dichtung der Vorrichtung, das Drehfesthalten eines der Ringe, die Zentrierung des

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gleichen Ringes relativ zur Drehachse und den Ausgleich gegebenenfalls vorhandener Montagefehler.

Weitere Besonderheiten der Erfindung werden sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausfuhrungsbeispiels ergeben, das als Beispiel ausgewählt wurde und in der Zeichnung dargestellt ist; in der Zeichnung stellen dar:

J¹Ig. 1 einen Axialschnitt der Bohrspindel;

Fig- 2 in größerem Maßstab den Teil TI der Fig« J.

Man siebt in den Figuren die Bohrspindel i, die in dem Gehäuse 2 durch zylindrische Wälzlager j5 und 4 jgetragen wird und axial durGh das Axialdrucklager 5 festgelegt ist.

Die vbrrrichtung umfaßt den mit der Spindel rotierenden vorderen" Gleitring 6 und den rückwärtigen Gleitring 6¹, die zwischen fest jnit der Spindel verbundenen Klemmstücken eingespannt sind und den vorderen Dichtring 7 ^sowie den rückwärtigen Diehtring 7^f , die relativ zu tjem Gehäuse ? durch Tiingdichtungen 9 und 9¹ drehfest gehalten werden,, Es umfaßt außerdem die metallischen Membranfedern ü und 8*, die durch Einklemmen zwischen den Flanschen 30 und TO¹ und den Klemmringen U xtnd 11' festgehalten werden, sowie die statischen Ringdichtungen 9 xmd 9*, die in Berührung jeweils mit den Dientringen 7 und 7' einerseits und den Flanschen 10 und 10⁴ andererseits durch den Druck gehalten werden, der von den Membranen 8 und 8^! ausgeübt wird. Es ist schließlich eine Riemenscheibennabe 12 für den Drehantrieb der Spindel 1 vorgesehen.

Unter Berücksichtigung einer gewissen Symmetrie zwischen den beiden Abdichtungen genügt es, genauer den linken Teil der Fig. 1 und die Fig. 2 zu beachten. Die dynamische Abdichtung wird durch dauernden Kontakt zwischen der Spiegel fläche des Gleitringes 6, der fest mit dem rotierenden Teil verbunden ist,

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Membran wird zwecks Vereinfachung ihrer Fabrikation als in ihrem Ruhezustand eben angenommen..

Dieser Schub oder Druck kann willkürlich durch Änderung: des Wertes f verändert werden, durch die Wahl des Materials der Membran und durch die Wahl der Abmessungen der Membran äußerer Durchmesser, Dieke).

Die Kraft, die von der Membran & auf die Ringdichtung ausgeübt wird, wird von dieser in zwei Komponenten weitergegeben :

- die eine, die auf die zylindrische Bohrung des Flansches IO wirkt,

- die andere, die auf die konische Tragfläche τ6 des Dichtringes 7 wirkt.

Diese beiden Komponenten bewirken:

- die statische Abdichtung der Vorrichtung durch Zusammendrücken der Dichtung 9 auf die beiden oben erwähnten Andriickf ι ächen,

- das Festhalten des Dichtringes gegenüber einer Drehung, indem man die Reibungskräfte in der Bohrung des Teiles 10 und der Tragfläche des Dichtringes 7 so gro.3 bemiSt, daß ihr Drehmoment größer ist als das Drehmoment der Beibkräfte zwischen dem Gleitring 6 und dem Dichtring 7 im Bereich der Gleitebene

- einen dauernden Kontakt in der Gleitebene des Gleitringes 6 und des Dichtringes 7.

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und der Spiegelfläche des Dichtungsringes 7 erhalten, der fest mit dem festen Lagerteil verbunden ist. Die auf diese Weise gebildete Berührungsfläche muß geometrisch vollkommen sein.

Um das Reibungsmoment zu begrenzen, kann man auf die Oberfläche der In Kontakt befindlichen Fläche, auf den Kontaktdruck oder schließlich auf den Reibungskoeffizienten der Materialien einwirken, welche die Kontaktfläche bilden. Die Kontaktfläche kann weiterhin verringert werden, indem man den festen Dichtring 7 roit zwei konischen Fläehenabschnitten 15 and 1% versieht, die eine sehmale Anlageflache 15 einrahmen.

Was den ReCbungskoefflzienten angeht, läßt sich eine vorteilhafte Lösung dadurch erzielen, daß man die Berührungsflächen mit "HEXÄPLA3MA3" überzieht, Materialien mit niedrigem Reibungskoeffizienten und großer Härte.

Die statische Abdichtung wird durch das -Inkontakthalten iäer Ringdichtung 9 mit einerseits der zylindrischen Bohrung ties Flansches IG und andererseits einer äußeren kojiisehen Tragfläche 1-6 des Dichtungsringes 7 erreicht.

Die unterschiedlichen Elemente des Dichtungssystems {Gleitring 6, Dichtring 7» Ringdichtung 9, Flansch ΙΟ¹¹ werden in dauerndem Kontakt gehalten durch den Schub, den die Membran 8 auf die Ringdichtung 9 ausübt.

Dieser Schub wird aufgrund einer anfänglichen Verformung f der Membran erhalten, die dem Maßunterschied zwischen der äußeren Abstützfläche dieser Membran auf dem Flansch 10 und der Schübetiene auf die Ringdichtung 9 entspricht, die

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Uberdies ist die Kraft, die von der Membran 8 ausgeübt wird, gleichmäßig an dem Kontaktumfang mit der Ringdichtung 9 verteilt, die radialen Komponenten, die durch 9 auf den Dichtring 7 ausgeübt werden, sind ausgeglichen und zentrieren einwandfrei diesen letzteren Ring relativ zur Drehachse.

Schließlich dämpft wegen der ihr eigenen Eigenschaften die Ringdichtung 9 gegebenenfalls vorhandene Vibrationen, die auf Montagefehler oder auf Verformungen der Spindel zurückzuführen sind.

Die Dichtung gemäß der Erfindung hat so zahlreiche Vorteile, welche sind:

a) eine vollkommene Erfüllung der drei Forderungen, die an Bohrspindeln gestellt werden; völlige Abdichtung, verringerte Erwärmung und verringerte axiale Abmessungen;

b) eine große Vereinfachung in der Auslegung dank der Ausbildung der Teile als ringförmige Drehkörper, die eben sind;

c) eine große Vereinfachung der Montage· keine Spezialwerkzeuge, keine Gefahr einer Beschädigung oder Zerstörung während der Montage·

d) schließlich eine große Benutzungsvielfalt infolge der Tatsache, daß die Baustoffe, welche die Dicht- und Gleitringe bilden, den physikalischen und chemischen Bedingungen ihrer Verwendung angepaßt werden können und daß das Gleiche für die Membran

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gilt; außerdem bildet diese keinen integrierenden Anteil der eigentlichen Dichtung, ihrer Abmessungen (Durchmesser und Dicke) sowie ihre anfängliche Beanspruchung können in Abhängigkeit von jedem besonderen Verwendungsfall gewählt werden.

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Claims

Pnv.-JDoz. Dipl.-Chem. Or.rer. nat W. SCHMITT-FUMIAN

REGIE NATIONALE DES USINES RENAULT, Boulogne Blllancourt

Frankreich

A τι sprüche

Membran-Gleitr:Lngdiehtung, die zur Abdichtung einer rotierenden Spindel gegen ihr ortsfestes Lagergehäuse durch gegenseitigen ebenen Kontakt zwischen der Spiegelfläche eines rotierenden Gleitringes, der fest mit der Spindel ^verbunden ist, ^und -&ev Spiegelfläche eines nicht !dotierenden Dichtringes bestimmt ist, der durcli eine Etatische Diehtvings^orrlctitung mit -dem LagergeliMuse verbunden i.st lind elastisch a^cial in Richtung auf den beweglichen Gieitring angedrückt wird,

=ä a d u r c Ii gsic-eaniiiiii-n-etj daß die elastische AndrHckvorrichtung des beweglichen Biehtringes <7^ aus «iner Jängmembran (8^ von anfänglich ebener Form besteht, die mit ihrem Umfang an dem Lagergehäuse (W, 2'¹ festgelegt ist und daß die statisehe Dichtung eine elastische Ringdichtung (9^ ist, die ^gleichzeitig mit ^der Ringmembran in der Nähe deren inneren Randes, mit einer zylindrischen, im Lagergehäuse vorgesehenen Bohrung <1G a ^ und mit einer äußeren konischen Tragfläche (^6) in Berührung ist, die sich an dem Dichtring auf der zur Berührungsfläche mit dem rotierenden Gleitring '6^Λ entgegengesetzt liegenden Seite befindet, und daß die Bauteile derart ausgelegt

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sind, da R die Reibungsmomente ^äer Fingdichtung auf die Bohrung und den Dichtring größer sind s¹ s da κ Rei-toungsmoment des rotierenden Gleitringeρ auf den nicht drehenden Dichtring, um diesen letzteren durch diese einzige Wirkung an einer- Drehung zu hindern.

"?. Dichtung nach Anspruch ">, dadurch gekennzeichnet, da ^ der ortsfeste Diehtring eine ringförmige ebene Spiegelfläche von begrenzter Breite hat, tfle dazu bestimmt ist, mit der Spiegelfläche des rotierenden Dirhtringep in Kontakt zu kommen, und die nach auSen und nach innen durch konische Oberflächen begrenzt irt, die an den Diehtring angearbeitet sind.

?. Dichtung nach einem tDder anderen der Ansprfiche ι und 2, dadurch gekennzeichnet, da*? zumindest die eine der Berührungsflächen des festen Dichtringes und des rotierenden Gleitringes mit -Hilfe eines Materials von geringem Reibungskoeffizienten ^ind großer Härte bekleidet ist, wie einem der Produkte^ die runter aem Markennamen "HEXAPLASMAS" verkauft werden.

k. Dichtung nach irgendeinem-der vorhergehenden Ansprache, dadurch gekennzeichnet, da<3 die Ringdichtung eine Torus-Dichtung ist.

5» Dichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, die Torus-Dichtung aus einem Elastomer hergestellt ist.

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