DE3323351C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bürstendichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie die Verwendung der Bürstendichtung in einer Lagerung.

Aus der DE-PS 23 65 912 ist eine Bürstendichtung bekannt, bei der elastisch biegsame Fasern eines ringförmig angeordneten Faserbüschels auf der Seitenfläche einer Dichtlippe aufgeflockt sind. Diese Dichtung besitzt eine relativ kleine Gleitreibung. Die umlaufende Dichtlippe kann jedoch unter Umständen auf ihrer Gleitfläche verklemmt werden, nämlich dann, wenn zwischen den abzudichtenden Räumen große Druckunterschiede entstehen.

Eine Bürstendichtung der angegebenen Art ist bekannt, bei der die Fasern des Faserbüschels mit ihren Befestigungsenden in einem im Querschnitt U-förmigen Haltering befestigt und mit ihren freien Enden auf einer Mantelfläche des betreffenden Maschinenelementes gleitend angeordnet sind (GB-PS 8 39 731). Bei Druckunterschieden der Luft in den abzudichtenden Räumen, z. B. Tragrolleninnenräumen, fächern die lediglich an ihren Befestigungsenden axial festgehaltenen Fasern seitlich aus, so daß die Dichtwirkung zu wünschen übrig läßt.

Der in Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Bürstendichtung der genannten Gattung zu schaffen, welche verhindert, daß Schmutz, Staub oder dgl. durch den von zwei konzentrisch zueinander drehenden Maschinenelementen gebildeten Zwischenraum hindurchtritt. Für den Fall, daß Druckunterschiede zwischen den zwei durch die Dichtung getrennten Räumen auftreten, soll die Bürstendichtung außerdem einen Druckausgleich zwischen den beiden Räumen zulassen, ohne daß dabei die Dichtwirkung der Bürstendichtung nachläßt.

Infolge eigener Biegeelastizität werden die Bürsten gegen den axial gegenüberstehenden radialen Schenkel des zugeordneten ringförmigen Bauteils gedrückt. Dabei werden die Bürsten an ihren freien Enden mit einer bestimmten Vorspannung zwischen den radialen Schenkeln der beiden ringförmigen Bauteile eng zusammengehalten. Auf diese Weise entsteht eine Filtersperre, deren wirksame radiale Tiefe ungefähr gleich der Länge der Bürsten des Bürstenbüschels ist. Die Bürsten bilden viele kleine, im wesentlichen in radialer Richtung verlaufende Labyrinthgänge mit äußerst kleinem Querschnitt. Etwaiger Schmutz, Staub und Feuchtigkeit (Wasser), die sich in der durch das Bürstenbüschel hindurchströmenden Luft befinden, werden zurückgehalten, so daß diese nicht zur anderen Seite der Bürstendichtung gelangen können. Die Luftbewegung von dem einen abzudichtenden Raum zum anderen Raum wird durch die Labyrinthgänge des Bürstenbüschels gedrosselt. Die Bürstendichtung ist besonders für die Verwendung in Trag- oder Förderrollen geeignet, bei denen im Betrieb ein Druckunterschied zwischen der Luft im Innenraum der Rollen und der Umgebungsluft entsteht.

Die Größe der Reibung der Bürsten auf ihrer Gleitfläche hängt von den Gleiteigenschaften des Werkstoffs der Bürsten ab. Bürstenbüschel mit Bürsten aus Textilstoff, Kunststoff oder Metall haben im allgemeinen eine Reibung, welche wesentlich kleiner als die Reibung herkömmlicher, mit Übermaß auf ihrer Gleitfläche gleitenden Dichtlippen ist.

Falls ein Verschleiß an den freien Enden der Bürsten auftritt, wird dieser durch gegenseitige Umorientierung der Bürsten selbsttätig ausgeglichen. Da das Bürstenbüschel der Bürstendichtung mit axialer Vorspannung zwischen die radialen Schenkel der beiden ringförmigen Bauteile eingebaut ist, werden die freien Enden der Bürsten während der Luftdurchströmung auf den radialen Schenkeln abgestützt und eng zusammengehalten.

Mit der Weiterbildung nach Anspruch 2 ist eine bestimmte axiale Einstellmöglichkeit (Ausbiegung) der freien Enden der Bürsten des Bürstenbüschels gegeben, so daß ein Teil dieser Enden bei eingebauter Bürstendichtung an den radialen Schenkeln der ringförmigen Bauteile mit Sicherheit zur Anlage kommt.

Mit der Weiterbildung nach Anspruch 3 ist der Vorteil gegeben, daß der nach innen geneigte radiale Schenkel die Bürsten im Bereich ihrer freien Enden verstärkt axial stützt. Vorzugsweise ist der radiale Schenkel um 5 Grad nach innen geneigt.

Zweckmäßige zusätzliche Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Bürstendichtung und deren Verwendung in einer Lagerung werden in der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Bürstendichtung,

Fig. 2 einen teilweisen, vergrößerten Längsschnitt durch das ringförmige Bürstenbüschel der in Fig. 1 dargestellten Bürstendichtung,

Fig. 3 eine Seitenansicht auf das in Fig. 1 dargestellte ringförmige Bürstenbüschel im verkleinerten Maßstab,

Fig. 4 einen teilweisen Längsschnitt durch ein zwischen einem Rotor und einer Achse eingebautes Rillenkugellager mit einer in Fig. 1 gezeigten Bürstendichtung,

Fig. 5 bis 9 Längsschnitte durch ein zwischen einem Rotor und einer Achse eingebautes Rillenkugellager mit einer Bürstendichtung,

Fig. 10 und 11 Längsschnitte durch ein Rillenkugellager, welches auf beiden Seiten durch jeweils eine Bürstendichtung abgedichtet ist und

Fig. 12 einen Längsschnitt durch eine weitere abgeänderte Bürstendichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Bürstendichtung besitzt ein erstes ringförmiges Bauteil mit L-förmigem Querschnitt (nachfolgend Außenring genannt) und ein koaxial zu diesem angeordnetes, drehbeweglich zum Außenring 10 gelagertes zweites ringförmiges Bauteil 11 (nachfolgend Innenring genannt). Im vorliegenden Fall sind beide Ringe 10, 11 spanlos aus Blech hergestellt und bilden ein Gehäuse, in dem ein ringförmig geschlossenes Bürstenbüschel 12 aufgenommen ist.

Der Außenring 10 besitzt einen radialen Schenkel 15 und einen zylindrischen axialen Schenkel 16. Der axiale Schenkel 16 umgibt das Bürstenbüschel 12 auf der Außenseite. Der radiale Schenkel 15 verläuft schräg radial nach innen, und bildet mit dem axialen Schenkel einen Winkel von vorzugsweise 85°, wodurch die freien Enden der Bürsten 21 des Bürstenbüschels 12 axial abgestützt sind.

Der radiale Schenkel 17 des Innenringes 11 bildet einen Winkel von 90° mit dem axialen Schenkel 18 und deckt den Raum des Bürstenbüschels 12 auf der in Fig. 1 rechten Seite ab.

Das Bürstenbüschel 12 der Bürstendichtung besitzt einen Spangenring 20 mit einer radial nach innen offenen, umlaufenden Haltenut, in der die einen Enden einer großen Zahl von elastisch biegsamen, Bürstenhaar-ähnlichen Bürsten 21 angeordnet und verankert sind (Fig. 2 und 3). Die Bürsten ragen aus der Haltenut des Spangenringes 20 heraus und sind radial nach innen gerichtet, wobei die freien Enden axial ausfächern. Die Bürsten 21 sind mit einem Kunststoffkleber in der Haltenut des Spangenringes 20 befestigt. Der Spangenring 20 des Bürstenbüschels 12 ist mit Preßsitz in der vom axialen Schenkel 16 des Außenringes 10 gebildeten Bohrung festgehalten.

Die Länge der Bürsten 21 ist so bemessen, daß die freien Enden, welche sich im eingebauten Zustand der Bürstendichtung in der Nähe des radialen Schenkels 17 des Innenringes 11 befinden, einen kleinen radialen Abstand von der Mantelfläche des axialen Schenkels 18 des Innenringes 11 aufweisen. Auf diese Weise wird verhindert, daß die freien Enden der Bürsten 21 beim Zusammenbau der Bürstendichtung in der Kehle zwischen den radialen und axialen Schenkeln 17, 18 des Innenringes 11 verklemmt werden.

Der Außenring 10 ist gegenüber dem Innenring 11 axial angestellt, so daß die Bürsten 21 zwischen den einander gegenüberstehenden radialen Schenkeln 16, 18 der beiden Ringe 10, 11 eng zusammengehalten sind. Die freien Enden eines Teiles der Bürsten 21 gleiten im Betrieb der Bürstendichtung auf dem radialen Schenkel 17 des Innenringes 11, während ein weiterer Teil auf dem axialen Schenkel 18 des Innenringes 11 gleitet.

Der nach innen geneigte Verlauf des radialen Schenkels 15 des Außenringes 10 bewirkt, daß die freien Enden der Bürsten 21 an diesem Schenkel 15 in einem Winkel von ungefähr 5° in Richtung des radialen Schenkels 7 des Innenringes 11 abgelenkt werden. Die freien Enden der Bürsten 21 werden somit zwischen den beiden Seitenflächen der Schenkel 15, 17 etwas zusammengedrückt.

In Fig. 4 ist die Bürstendichtung auf der einen Seite eines Rillenkugellagers 25 angeordnet. Der Lageraußenring 29 des Rillenkugellagers ist mit einem äußeren Maschinenelement 26 (im folgenden Rotor genannt) und der Lagerinnenring 30 mit einem inneren Maschinenelement (im folgenden Achse genannte) fest verbunden. Die beiden Lagerringe 29, 30 sind über die Wälzkörper in an sich bekannter Weise nach beiden axialen Richtung hin gegenseitig arretiert.

Der Außenring 10 der Bürstendichtung ist mit Preßsitz in der zylindrischen Bohrung 28 des Rotors 26 festgesetzt und liegt mit einer Anlagefläche, nämlich mit der vom Bürstenbüschel 12 wegweisenden Seitenfläche seines radialen Schenkels 15, an der gegenüberstehenden Stirnfläche des Lageraußenringes 29 an.

Der Innenring 11 ist mit Preßsitz auf der zylindrischen Achse 27 festgesetzt. Das freie Ende seines zylindrischen axialen Schenkels 18 bildet eine radiale Anlagefläche, die an der gegenüberstehenden Stirnfläche des Lagerinnenringes 30 anliegt. Die radialen Schenkel 15, 17 der beiden Ringe 10, 11 haben nach ihrem Einbau einen bestimmten axialen Abstand voneinander, der eine Vorspannung der Bürsten des Bürstenbüschels 12 zwischen den Seitenflächen der radialen Schenkel 15 und 17 bewirkt.

Die Fig. 5 und 6 zeigen jeweils eine Lagerung, die ähnlich wie die in Fig. 4 dargestellte Lagerung gestaltet ist. Gleiche Teile in den Zeichnungen tragen gleiche Bezugszeichen.

Bei beiden Lagerungen ist ein Außenring 10 mit einem nach innen gerichteten radialen Schenkel und ein konzentrisch dazu angeordneter Innenring 11 mit einem nach außen gerichteten radialen Schenkel vorhanden. Die beiden radialen Schenkel sind nach innen geneigt und nehmen zwischen sich das Bürstenbüschel 12 auf.

Der axiale Schenkel des Innenrings 11 ist durch einen verhältnismäßig breiten ringförmigen Kragenabschnitt 36 verlängert, der in axialer Richtung über den Außenring 10 vorragt und sich durch die Bohrung des Lagerinnenringes 30 hindurch erstreckt. Der Lagerinnenring 30 des Rillenkugellagers ist zusammen mit dem Innenring 11 der Bürstendichtung auf der Achse 27 mit Preßsitz festgesetzt. Beim Zusammenbau der Lagerung werden die elastisch biegsamen Bürsten des Bürstenbüschels 12 mit Vorspannung zwischen den beiden Seitenflächen der Ringe 10, 11 zusammengedrückt.

Die in Fig. 6 dargestellte Lagerung ist mit einer Bürstendichtung versehen, deren in axialer Richtung um den Kragenabschnitt 36 verbreiterter Innenring Anlageflächen aufweist, die durch am Umfang des Kragenabschnittes 36 angeordnete, radial nach außen gebogene Haltezungen 37 gebildet sind. Der Lagerinnenring 30 des Kugellagers kommt mit seiner axial gegenüberliegenden Stirnfläche am freien Ende dieser Haltezungen 37 zur Anlage, wenn der Innenring 11 mit seinem Kragenabschnitt 36 in die Bohrung des Lagerinnenringes 30 geschoben wird. Der Außenring 10 ist mit der vom Bürstenbüschel 12 wegweisenden Seitenfläche seines radialen Schenkels gegen die Stirnfläche des Lageraußenringes 29 des Rillenkugellagers axial angestellt. Auf diese Weise ist eine bestimmte gegenseitige Lage von Außenring 10 und Innenring 11 gesichert, so daß die vorgesehene elastische Verdichtung der freien Enden der Bürsten zwischen den beiden Schenkeln der Ringe 10, 11 erfolgt.

In den Fig. 7, 8 und 9 sind abgeänderte Lagerungen dargestellt, die ähnlich wie die in den Fig. 4, 5 und 6 gezeigten Lagerungen mit einer Bürstendichtung kombiniert sind. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 7 ist der Innenring 40 der Bürstendichtung aus biegeelastischem Kunststoff gefertigt. Der axiale Schenkel des Innenringes 40 ist durch einen radialen Kragenabschnitt 42 verlängert, der sich durch die Bohrung des Lagerinnenringes des Rillenkugellagers hindurch erstreckt. Auf der in der Zeichnung linken Seite ist das Rillenkugellager durch eine Deckscheibe 43 aus Kunststoff geschützt, welche zwischen dem Lageraußenring und einer axial gegenüberstehenden Schulterfläche 44 in der Bohrung des Rotors eingeklemmt ist.

Der Kragenabschnitt 42 des Innenringes 40 hat eine umlaufende Stufe 45 mit einer radialen Anlagefläche, welche an der Stirnfläche des Lagerinnenringes axial anliegt. An seinem freien Ende hat der Kragenabschnitt 42 eine radial vorspringende Haltelippe 46, welche das Rillenkugellager, die Bürstendichtung und die Deckscheibe 43 zu einer selbsthaltenden Baueinheit zusammenhält. Die Baueinheit kann durch axiales Aufsetzen und Einschnappen der Bürstendichtung, des Rillenkugellagers und der Deckscheibe 43 auf dem Kragenabschnitt 42 zusammengesetzt und dann zwischen die beiden Maschinenelemente - Rotor und Achse - eingebaut werden.

In Fig. 8 ist eine abgeänderte Lagerung dargestellt, welche ähnlich wie die in Fig. 7 angegebene Lagerung konstruiert ist, jedoch einen Außenring 50 aus Kunststoff besitzt, der im Spritzgießverfahren hergestellt ist.

Bei der in Fig. 9 dargestellten Lagerung sind anstelle des aus Kunststoff hergestellten Innenringes 40 der in Fig. 7 dargestellten Bürstendichtung ein aus Blech hergestellter Innenring 51 sowie ein aus Kunststoff gefertigter Abstandsring 52 eingebaut. Der Abstandsring 52 sitzt auf dem axialen Schenkel des Innenringes 51, ist zwischen dessen radialem Schenkel und der gegenüberstehenden Stirnfläche des Lagerinnenringes eingeklemmt und bildet eine umlaufende ebene Anlagefläche.

In Fig. 10 ist eine Lagerung dargestellt, bei der auf beiden Seiten eines Rillenkugellagers eine Bürstendichtung 56 eingebaut ist. Die Innenringe der beiden Bürstendichtungen 56 und der Lagerinnenring des Rillenkugellagers sind auf einer gemeinsamen Haltebüchse 55 festgesetzt. Die beiden Enden der Haltebüchse 55 haben radial nach außen umgebogene Laschen 51A, durch die der Lagerinnenring zusammen mit den beiden Innenringen 11 der Bürstendichtungen 56 auf der Mantelfläche der gemeinsamen Haltebüchse 55 seitlich festgehalten wird.

In Fig. 11 sind sowohl der Außenring 60 als auch der Innenring 61 jeder Bürstendichtung sowie die Haltebüchse 62 aus einem biegeelastischem Kunststoff gefertigt. Die Haltebüchse 62 weist an ihren beiden axialen Enden radial elastisch nachgiebige Laschen 62A auf. Die Innenringe 61 der beiden Bürstendichtungen mit dem zugehörigen Rillenkugellager lassen sich auf die Mantelfläche der Haltebüchse 62 auf setzen und zwischen die auf jeder Seite angeordneten Laschen 62A einschnappen.

Die in Fig. 12 dargestellte Ringdichtung besitzt einen Außenring 65 und einen Innenring 66, welche beide aus Blech hergestellt sind. Der das ringförmige Bürstenbüschel 67 tragende Spangenring 68 ist hier auf dem axialen Schenkel des Innenringes 66 angeordnet, so daß sich die freien Enden der Bürsten des Bürstenbüschels 67 radial nach außen erstrecken und mit ihren freien Enden auf dem axialen und radialen Schenkel des Außenringes 65 aufliegen.

Claims (13)

1. Bürstendichtung für ein äußeres und ein dazu konzentrisches, drehbewegliches inneres Maschinenelement, mit zwei ringförmigen Bauteilen, die einander axial gegenüberstehende Seitenflächen aufweisen, zwischen denen radial gerichtete, elastisch biegsame Bürsten eines ringförmig geschlossenen Bürstenbüschels angeordnet sind, wobei die einen Enden der Bürsten mit einem der beiden ringförmigen Bauteile fest verbunden sind und die freien Enden der Bürsten am anderen ringförmigen Bauteil abdichtend anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Montage in dem äußeren Maschinenelement (26) ein ringförmiges Bauteil (10, 50, 60, 65) mit L-förmigem Querschnitt vorgesehen ist, dessen radialer Schenkel (15) nach innen gerichtet ist, und zur Montage auf dem inneren Maschinenelement (27) ein ringförmiges Bauteil (11, 40, 51, 61, 66) mit L-förmigem Querschnitt vorgesehen ist, dessen radialer Schenkel (17) nach außen gerichtet ist, und daß die freien Enden der Bürsten (21) zwischen den beiden radialen Schenkeln (15, 17) mit axialer Vorspannung gehalten sind.

2. Bürstendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem einen ringförmigen Bauteil (10, 50, 60, 66) verbundenen Bürsten (21) des Bürstenbüschels (12, 67) mit ihren freien Enden schräg axial zum radialen Schenkel (17) des anderen ringförmigen Bauteils (11, 40, 51, 61, 65) gerichtet sind.

3. Bürstendichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der beiden radialen Schenkel (15, 17) mit seinem axialen Schenkel (16, 18, 36, 42) einen Winkel < 90° einschließt.

4. Bürstendichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Bauteile (10, 50, 60, 65 bzw. 11, 40, 51, 61, 66) der Bürstendichtung mit jeweils einer radial verlaufenden Anlagefläche (37, 45) zur Anlage an den Stirnflächen des Lageraußenringes (29) bzw. des Lagerinnenringes (30) eines Radiallagers (25) versehen sind.

5. Bürstendichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Schenkel eines der ringförmigen Bauteile (11, 40, 51) eine axiale Verlängerung (36, 42) aufweist, auf der der Lagerinnenring (30) bzw. der Lageraußenring (29) des Radiallagers (25) festsetzbar ist.

6. Bürstendichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der ringförmigen Bauteile (10, 50, 60, 65) sich mit einem radialen Schenkel (15) am Lagerinnen- bzw. außenring abstützt.

7. Bürstendichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anlagefläche an dem verlängerten axialen Schenkel (36, 42) des ringförmigen Bauteils (11, 40, 51) geformt ist.

8. Bürstendichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche des aus Blech gefertigten ringförmigen Bauteils (11) durch am Umfang des verlängerten axialen Schenkels (36) angeordnete, radial nach außen gebogene Haltezungen (37) gebildet ist.

9. Bürstendichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (40) der Bürstendichtung aus Kunststoff gefertigt ist und eine Anlagefläche durch eine umlaufende Stufe (45) auf seinem verlängertem axialen Schenkel (42) gebildet ist.

10. Bürstendichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche durch einen Abstandring (52) gebildet ist, welcher am verlängerten axialen Schenkel und am radialen Schenkel (17) des ringförmigen Bauteils (51) anliegend angeordnet ist.

11. Verwendung der Bürstendichtung nach Anspruch 4, bei der auf beiden Seiten eines Radiallagers je eine Bürstendichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die am äußeren Maschinenteil angeordneten ringförmigen Bauteile (10) der beiden Bürstendichtungen (56) mit ihren radialen Schenkeln (15) am Lageraußenring (29) anliegen und die am inneren Maschinenteil angeordneten ringförmigen Bauteile (11) der beiden Bürstendichtungen (56) mit den Stirnflächen ihrer axialen Schenkel (18) am Lagerinnenring (30) anliegen, wobei sie zusammen mit dem Lagerinnenring (30) auf der Mantelfläche einer gemeinsamen Haltebüchse (55, 62) festgehalten sind.

12. Verwendung der Bürstendichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltebüchse (55, 62) an ihren beiden axialen Enden radial nach außen vorstehende Laschen (62A) aufweist, welche an den radialen Schenkeln (17) der am inneren Maschinenteil angeordneten ringförmigen Bauteile (61) anliegen und diese zusammen mit dem Lagerinnenring (30) in axialer Richtung auf der Haltebüchse (55, 62) spielfrei festhalten.

13. Verwendung der Bürstendichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltebüchse (62) aus einem biegeelastischen Werkstoff, z. B. Kunststoff, gefertigt ist, so daß der radiale Schenkel (17) des ringförmigen Bauteils (61) über elastisch nachgiebige Laschen (62A) der Haltebüchse (62) schnappend auf die Mantelfläche der Haltebüchse (62) setzbar ist.