DE3330473A1

DE3330473A1 - Beruehrungsfreie dichtung

Info

Publication number: DE3330473A1
Application number: DE19833330473
Authority: DE
Inventors: Hans-Hermann Dipl.-Ing. 5415 Nussbaumen Pribnow
Original assignee: Inventio AG
Current assignee: Inventio AG
Priority date: 1982-11-05
Filing date: 1983-08-24
Publication date: 1984-05-10
Also published as: FR2535815A1; FR2535815B1; CH658707A5

Description

IP 806 / 10. Oktober 1982 / AO/lb

INVENTIO Aktiengesellschaft, 6052 Hergiswil NW (Schweiz) Berührungsfreie Dichtung Berührungsfreie Dichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine berührungsfreie Dichtung zum Abdichten eines ruhenden Maschinenteiles gegenüber einem relativ dazu drehbaren Maschinenteil, insbesondere einer Welle eines Getriebegehäuses bestehend aus einem ersten, drehfest mit dem drehbaren Maschinenteil verbundenen, als Spritzring ausgebildeten Dichtteil und einem zweiten, im ruhenden Maschinenteil ortsfest angeordneten Dichtteil, das einen Fangraum mit einem äusseren Ringkanal und mindestens einer Abflussbohrung aufweist sowie eine in radialer Richtung ausgebildete Dichtfläche besitzt, welche gegen die lagerabgewandte Stirnseite des Spritzringes gerichtet ist, und mit ihr zusammen einen ringförmigen Dichtspalt bildet. " ■--—..-Mit solchen Anordnungen werden beispielsweise an Getriebegehäusen die Lagerungen abgedichtet, um - insbesondere bei hohen Temperaturen und Tourenzahlen - das Eindringen von Staub, Schmutz und Feuchtigkeit sowie das Austreten von Schmiermittel zu verhindern.

Es sind verschiedene Ausführungen berührungsfreier Dichtungen bekannt;, die als wesentliche Elemente Spritzringe, Labyrinthe und Rückfördergewinde enthalten. So ist z.B. in der DE-OS Nr. 1 775 479 eine Wellenabdichtung für Wellen hoher Drehzahlen beschrieben, die neben einer Labyrintspalt - auch eine Schleuderdichtung enthält, bei der austretendes Schmiermittel von der Spritzkante einer mit der Welle fest umlaufenden Schleuderscheibe in einen gegenüberliegenden Ringkanal,, mit mehreren am Umfang

verteilten radialen Abflussbohrungen, geschleudert wird, von wo es aus dem Lagergehäuse abgeleitet wird. Zusätzlich ist' ein feststehender Dichtring vorgesehen, der mit seiner in axialer Richtung ausgebildeten Dichtkante gegen die lagerabgewandte Stirnseite der Schleuderscheibe gerichtet ist und mit ihr zusammen einen ringförmigen radialen Dicht spalt bildet. Die Einstellung des Dichtspaltes erfolgt . durch Planschleifen der Dichtkante oder durch kurzes Einlaufen, während dem Material von der Dichtkante und der Schleuderscheibe abgetragen wird, wodruch sich ein gleichmassiger Ringspalt von ca. 0,02 - 0,03 mm ergibt. Dabei ist die gegen den Dichtring gerichtete lagerabgewandte Stirnseite der Schleuderscheibe als Ebene senkrecht zur Drehachse ausgebildet, welche nach Erreichen eines grös- . seren Durchmessers als den der Dichtkante des Dichtringes in eine Kegelform übergeht.

Der besondere Nachteil dieser Dichtungskombination liegt in der unvollständigen Dichtwirkung der Schleuderdichtung

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Schleuderscheibe, Ringkanal und Dichtring sind nämlich nicht so aufeinander abgestimmt, dass sich mit dem Schleudereffekt eine vollständige Dichtwirkung erzielen liesse. In Fällen, wo die zugeführte Schmierölmenge oder der Schmier-Öldruck gross sind oder als Folge von Herstellungs- und Montagefehlern kein gleichmässiger Ringspalt zwischen Dichring und Schleuderscheibe besteht, kann selbst bei rotierender Welle Schmieröl aus der Schleuderdichtung austreten. Hiezu kommt, dass bei stillstehender Welle, das aus dem Ringkanal oder von den Wänden des Fangraumes abtropfende Schmieröl sich in dem radial nach aussen erweiternden Raum zwischen der Wand des Fangraumes und der Schleuderscheibe sammelt und durch den Dichtspalt zwischen Dichtring und Schleuderscheibe nach aussen gelangen.kann. In der vorgenannten Wellenabdichtung war es deshalb notwendig, eine zweite Schleuderdichtung mit Labyrinthspaltdichtung einzubauen, um das aus der ersten Schleuderdichtung austretende Lecköl abzuführen. Im weiteren ist die Labyrinthspaltdichtung als Einheit zwischen die zweite Schleuderdichtung und die nachgeschalteten Kohleringdichtungen eingebaut. Dies bedeutet grosse Baulänge in axialer Richtung, zusätzlich zum bereits erhöhten Platzbedarf für die zweite Schleuderdichtung. Die gesamte Dichtungskombination nimmt deshalb an der Maschine einen verhältnismässig grossen Raum ein.

Nachteilig ist aber auch der zusätzliche Aufwand, der für die Herstellung und den Unterhalt der zweiten Schleuder-, dichtung, der zusätzlichen Labyrinthspaltdichtung sowie

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der nachgeschalteten Kohleringdichtungen notwendig ist. Eine derart ausgebildete Dichtung ist kompliziert aufgebaut und in ihrer Herstellung teuer. Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. 5

Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, stellt sich deshalb die Aufgabe, eine berührungsfreie Dichtung zu schaffen, die bei rotierender wie bei stillstehender Welle eine im wesentlichen vollständige Dichtwirkung besitzt und dieselbe auch bei Herstellungsungenauigkeiten und erhöhtem Oeldruck'gewährleistet. Im weitere: soll die Dichtung ohne Schwächung der Welle eine reduzierte axiale Baulänge aufweisen und für den Einsatz bei hohen Temperaturen und hohen Tourenzahlen gleichermassen geeignet sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit den Mitteln gelöst, wie sie in der Fassung des unabhängigen Anspruches gekennzeichnet sind.

Verschiedene mit der Erfindung erzielte Vorteile ergeben sich aus dem Umstände, dass in der vorgeschlagenen Neuerung eine Schleuderdichtung und eine Labyrinthspaltdichtung zu einer vollintegrierten Einheit vereinigt sind. Gegen- ' über einer nicht integrierten Lösung, bei der Schleuder-

"25 dichtung und Labyrinthspaltdichtung als separate Einheiten ausgebildet sind, ergibt sich daraus eine wesentliche Platz ersparnis. Da im weiteren die verschiedenen Dichtspalten

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vertikal, horizontal und schräg zu Drehachse stehend zwischen Spritzring und feststehendem Dichtteil angeordnet sind, kann der durch die Schleuderdichtung gegebene Raum für die Labyrinthspaltdichtung optimal genutzt werden. In einer relativ kleinen Schleuderdichtung lässt sich so eine hinsichtlich Zahl und Länge der Dichtspalte sehr wirkungsvolle Labyrinthspaltdichtung unterbringen und so ohne zusätzlichen Raumbedarf - die Dichtwirkung der Schleuderdichtung vergrössern und das Lager insbesondere gegen Staub und Feuchtigkeit schützen. Auch hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass die erfindungsgemässe Dichtung vollkommen berührungs- und verschleissfrei arbeitet, was Wartung und Unterhalt erleichtert und - insbesondere bei hohen Drehzahlen - die Gebrauchsdauer erhöht. Montageungenauigkeiten bei denen ein drehendes Dichtteil auf einem feststehenden Dichtteil leicht zum Anliegen kommt, werden in kürzer Einlaufzeit durch Abtragen von Material selbsttätig „ behoben. Ein weiterer Vorteil liegt darin begründet, dass im Betrieb, wegen der hohen Drehzahl des Spritzringes gegenüber den feststehenden Dichtteilen in den beiden Dichtspalten beidseits der Schleuderscheibe ein Sog in radialer Richtung zur Spritzkante erzeugt wird, der ein in entgegengesetzter Richtung mögliches Fliessen oder Kriechen verunreinigten Schmieröles in das Lager oder nach aussen verhindert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Anlage bei-

gefügten Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Dichtung im Axialschnitt und in Betriebslage. 5

bie berührungsfreie Dichtung gemäss Fig. 1 besteht aus einer als Teil des drehbaren und des feststehenden Dichtteiles ausgebildeten Schleuderdichtung, in welche eine Labyrinthspaltdichtung integriert ist. Damit soll ein in einem Getriebegehäuse 17 eingesetztes Wälzlager 1 abgedichtet werden, welches in geeigneter Weise von innen mit Schmieröl versorgt wird.

Auf der im Wälzlager 1 gelagerten Welle 8 ist der Spritzring 2 in koaxialer Lage und unter axialer Vorspannung ' durch das Endstück 6 und die Gewindemutter 7 drehfest aufgesetzt. Er besteht aus einer Schleuderscheibe 2.1, einem zylindrischen Teil, der als Nabe 2.2 anzusehen ist und einer als Eindrehung zwischen Schleuderscheibe 2.1 und Nabe 2.2 ausgebildeten Fangrinne 2.3. Das feststehende Dichtteil setzt sich aus den Elementen 9 und 10 zusammen. Diese bilden einen Fangraum 3 mit äusserem Ringkanal 4 sowie innerem Ringkanal 5 und besitzen verschiedene, mit dem Spritz-■ ring 2 zusammenwirkende Dichtflächen. Zum Schütze gegen herabfallende Partikel ist am Element 9 ein Abweiskragen 9.4 angebracht. Das der erfindungsgemässen Neuerung zugrundeliegende Prinzip besteht im wesentlichen darin, dass der Spritzring 2 und die Elemente 9, 10 des feststehenden

Dichtteiles im Sinne einer vollkommenen Dichtwirkung aufeinander abgestimmt sind. Hiezu besitzt die Schleuderscheibe 2.1 auf der lagerabgewandten Seite eine auf der Wellenachse 8.1 senkrecht stehende Begrenzungsfläche 2.6 und auf der lagerzugewandten Seite eine spitzwinklig auf der Wellenachse 8.1 stehende Begrenzungsfläche 2.7. Beide Begrenzungsflächen laufen radial nach aussen zu · einer Spritzkante 2.4 zusammen. Im weiteren ist der innere Ringkanal 5 des Fangräumes 3 lagerseitig durch einen Tropfkragen 9.3 begrenzt, der von der Spritzkante 2.4 der Schleuderscheibe 2.1 in lagerabgewandter Richtung axial überdeckt ist. Zur Integration der Labyrinthspaltdichtung in die Schleuderdichtung sind die Begrenzungsflächen des Spritzringes 2 sowie jene der feststehenden Dichtteile 9, 10 so aufeinander abgestimmt, dass sich Dichtspalte ausreichender Länge ergeben. Hiezu bestehen zwischen den Begrenzungsflächen 2.6 und 2.7 der Schleuderscheibe 2.1 und den Begrenzungsflächen 9.3 und 10.1 der feststehenden Dichtteile 9, 10 ein zur Wellenachse 8.1 schrägstehender Dichtspalt 11 und ein radial verlaufender Dichtspalt 12. Weiter bilden die Begrenzungsflächen 9.1 und 9.2 des Elementes 9 mit der Nabe 2.2 einen abgesetzten Spalt, bestehend aus den beiden axialen Dichtspalten 13 und dem radialen Dichtspalt 14.

Für die Funktion der erfxndungsgemassen Neuerung sei wieder auf die Fig. 1 verwiesen. Während des Laufes der Welle

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erzeugt die Schleuderscheibe 2.1 infolge der hohen Drehzahl in den ringförmigen Dichtspalten 11 und 12 einen Sog in radialer Richtung zur Spritzkante 2.4. Eine entgegengesetzt gerichtete Bewegung vom Fangraum 3 in das Wälzlager 1 bzw. nach aussen ist deshalb verunmöglicht, so dass das Wälzlager 1 nach aussen vollkommen abgedichtet ist. Aus dem Wälzlager 1 austretendes Schmieröl, sowie von aussen entlang der Nabe 2.2 eingedrungene Stoffe gelangen auf die Schleuderscheibe 2;1 und werden von dieser in den Fangraum 3 geschleudert. Schmieröl, das an der lagerabgewandten Wand des Fangraumes 3 abläuft, wird in dem aus dieser Wand und dem Tropfkragen 9.3 gebildeten inneren Ringkanal 5 aufgefangen und tropft über den Tropfkragen 9.3 auf die Schleuderscheibe 2.1, von wo es wieder abgeschleudert wird. Schmieröl, das vom oberen Teil der zylindrischen Wand des Fangraumes 3 abtropft, fällt entweder in den inneren Ringkanal 5 oder auf die > Schleuderscheibe 2.1. Ungeachtet des Abtropfmechanismus sammelt sich das weggeschleuderte Schmieröl letztlich im unteren Teil des äusseren Ringkanales 4 und fliesst durch die Abflussbohrung 10.2 in den Oelsumpf des Getriebes zurück. Selbstverständlich verliert diese Schleuderdichtung ihre Wirksamkeit, wenn die Welle 8 zum Stillstand kommt. In diesem Falle fliesst das Schmieröl auf der lagerzugewandten Begrenzungsfläche 2.7 der Schleuderscheibe 2.1 in das Wälzlager 1 zurück oder gelangt in den unteren Teil des äusseren Ringkanals 4. Schmieröl von »er

lagerabgewandten Begrenzungsfläche 2.6 sammelt sich dagegen in der am Uebergang von der Schleuderscheibe 2.1 zur Nabe 2.2 des Spritzringes 2 ausgebildeten Fangrinne 2.3 und tropft nachher ebenfalls über die Spritzkante 2.4 ab. In beiden Fällen erreicht das Schmieröl durch die Abflussbohrung 10.2 wieder den Oelsumpf des Getriebes. Neben dieser Schleuderdichtung besteht zwischen den feststehenden und den drehbaren Dichtteilen eine Labyrinthspaltdichtung, welche sich aus den ringförmigen Dichtspalten 11, 12, 13 und 14 zusammensetzt. Sie dichtet das WäIzlager 1 zusätzlich ab, insbesondere gegen Staub und Feuchtigkeit von aussen und ist im Gegensatz zur Schleuderdichtung sowohl bei rotierender wie bei stillstehender Welle 8 wirksam.

Anstelle der im Beispiel vorgeschlagenen Ausführung kann die Anzahl der Dichtspalte sowie deren Gestaltung und gegenseitige Anordnung beliebig variiert werden, um z.B. konstruktiven Gegebenheiten besser Rechnung zu tragen.

Voraussetzung ist lediglich, dass sich die Labyrinthspalte in die Schleuderdichtung integrieren lassen und dabei die erfindungsgemässe Abstimmung zwischen rotierenden und feststehenden Dichtteilen nicht stören. Auch können zum genauen Einstellen der Dichtspalte, die feststehenden Dichtteile 9, 10 so in axialer Richtung fixiert werden, dass sie mit ihren Begrenzungsflächen ganz oder teilweise am Spritzring 2 gerade zur Anlage kommen. Während einer

kurzen Einlaufzeit findet dann ein Abtragen von Material statt, was zur selbsttätigen Einstellung gleichraässiger und insbesondere enger Dichtspalte führt.

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Claims

VJ Patentansprüche:

1.· Berührungsfreie Dichtung zum Abdichten eines ruhenden Maschinenteiles gegenüber einem relativ dazu drehbaren Maschinenteil, insbesondere einer Welle (8) eines Getriebegehäuses, bestehend aus einem ersten, drehfest mit dem drehbaren Maschinenteil verbundenen, als Spritzring (2) ausgebildeten Dichtteil und einem zweiten, im ruhenden Maschinenteil ortsfest angeordneten Dichtteil, das einen Fangraum (3) mit einem äusseren Ringkanal (4) und mindestens einer Abflussbohrung (10.2) aufweist sowie eine -in radialer Richtung ausgebildete Dichtfläche (9.2) besitzt, welche gegen die lagerabgewandte Stirnseite des Spritzringes (2) ge-■ richtet ist, und mit ihr zusammen einen ringförmigen Dichtspalt (12) bildet,

dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzring (2) eine in etwa die Form einer konkavkonvexen Sammellinse aufweisende, in lagerabgewandter Richtung sich öffnende Schleuderscheibe (2.1) enthält, mit nach aussen zu einer ringförmigen Spritzkante (2.1) zusammenlaufenden konkaven und konvexen Begrenzungsflächen (2.7, 2.6) sowie einer in lagerab-' gewandter Richtung, axial über die Spritzkante (2.1) · hinausragenden drehfest auf der Welle (8) sitzenden Nabe (22) und dass ein Teil des den Fangraum (3) bildenden feststehenden Dichtteiles in den von der kon-

kaven Begrenzungsfläche (2.7) radial nach aussen umschlossenen, in etwa kugelabschnittförmigen Innenraum (15) der Schleuderscheibe (2.1) hineinragt.

2. Berührungsfreie Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine als integralen Bestandteil der Schleuderdichtung ausgebildete Labyrinthspaltdichtung axiale, radiale und zur Wellenachse schrägstehende ringförmige Dichtspalte (11, 12, 13 und 14) enthält, die zwischen dem Spritzring (2) und den Elementen (9, 10) des feststehenden Dichtteiles angeordnet sind.

3. Berührungsfreie Dichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzring (2) am Uebergang von der Schleuderscheibe (2.1) zur Nabe (2.2) eine als Eindrehung ausgebildete Fangrinne (2.3) besitzt.

4. Berührungsfreie Dichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Element (9) des feststehenden Dichtteiles der gegenüber der Fangrinne (2.3) liegende uebergang von der axialen Dichtfläche (9.1) zur radialen Dichtfläche (9.2) abgeschrägt ist.

5. Berührungsfreie Dichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (9) des feststehenden Dichtteiles einen den inneren Ringkanal (5) begrenzenden Tropfkragen (9.3) aufweist, der von der Spritzkante (2.4) in lagerabgewandter Richtung axial überdeckt ist.

6. Berührungsfreie Dichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

IC dass das Element (9) des feststehenden Dichtteiles einen Abweiskragen (9.4) aufweist.

7. Berührungsfreie Dichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzring (2) und/oder die Elemente (9, 10) des feststehenden Dichtteiles aus nicht metallischem Kunststoff bestehen.

8. Berührungsfreie Dichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleuderscheibe (2.1) aus nicht metallischem Kunststoff besteht und in einem an der Nabe (2.2) befestigten Blechring gefasst ist.

9. Berührungsfreie Dichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleuderscheibe (2.1) an ihrer lagerabge-

wandten konkaven Begrenzungsfläche (2.6) und/oder an ihrer lagerzugewandten konvexen Begrenzungsfläche (2.7) eine Fördereinrichtung, beispielsweise ein Gewinde, aufweist.
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10.Berührungsfreie Dichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die axiale Fixierung des Spritzringes (2) zu den Elementen (9, 10) des feststehenden Dichtteiles Beilagescheiben vorgesehen sind.