DE4403776C2 - Dichtung mit labyrinthartigem Dichtspalt - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtung zwischen Motor- und Getriebegehäuse von Bahnantrieben, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definiert ist. Eine sol­ che Dichtung ist durch die EP 02 23 324 A1 bekannt.

Bei Labyrinthdichtungen, das sind berührungslose Wellendichtungen, kann es Dichtungs­ probleme mit Leckagen längs der gelagerten Welle geben, wenn zwischen den Enden der Dichtung nennenswerte Druckdifferenzen herrschen, wobei Schwankungen zwischen Druck und Unterdruck gegen normal auftreten und sich evtl. sogar umkehren können.

Bei Elektromotoren mit angeflanschtem Getriebe, wie sie z. B. bei Bahnbetrieben zur An­ wendung kommen, sind Getriebe und Wellenlager häufig ölgeschmiert. Eine zwischen Ge­ triebekasten und Motorinnenraum angeordnete Labyrinthdichtung soll dabei ein Verölen des Motors durch Leckagen verhindern. Abwechselnd auftretender Überdruck und Unterdruck, mal im Getriebe-, mal im Motorengehäuse, läßt doch gewisse Leckagen (Öl oder Ölnebel) durch die Dichtungsspalte der Labyrinthdichtung zu, was letztlich den Motor durch Verölen unbrauchbar macht und ggf. auch in umgekehrter Richtung Verunreinigungen aus dem Mo­ tor bis ins Getriebeöl wandern läßt.

Die Druckunterschiede resultieren zum Teil daher, daß einerseits die eingeschalteten Moto­ ren nur zeitweilig mit Belüftung gefahren werden, d. h. auf der Motorenseite ist dort nur dann ein Überdruck vorhanden, ohne Zwangskühlung kann sogar ein Unterdruck durch den um­ laufenden Rotor auftreten. Andererseits können die Getrieberäder nur bei Bewegung des Fahrzeuges einen Überdruck erzeugen. Der Gesamtdichtungsspalt der Labyrinthdichtung wird durch die Druckdifferenzen stark belastet.

Die oben bereits erwähnte EP 02 23 324 A1 gibt als bekannt an, daß zur Entlastung des Dichtungsspaltes gegen Druck/Unterdruckdifferenzen den eigentlichen Dichtungsbereichen ein Entspannungsbereich stabilen "Neutraldruckes" bzw. einstellbaren Unterdruckes zuge­ ordnet werden kann. Ein solcher Entspannungsbereich, der insbesondere mit einer außer­ halb der Gehäuse von Motor und Getriebe führenden Öffnung verbunden ist, reicht aber nicht aus, Leckagen des Öls zwischen Motor- und Getriebegehäuse zu verhindern.

Insbesondere bei hohen Umdrehungszahlen wird trotzdem Öl in den Übergangsbereich zwi­ schen den Gehäusen gedrückt. Um dieses möglichst zu verhindern, ist nach der EP 02 23 3 eine zusätzliche (Lippen-) Dichtung vorgesehen. Aber auch diese vermag im Hochge­ schwindigkeitsbereich die Ölleckage nur bedingt zu verhindern.

Durch die DE-PS 8 55 648 ist es außerdem bekannt, benachbart zu einer Labyrinthdichtung eine zur Abführung eines durchtretenden Mediums dienende Kammer anzuordnen, die über ein Regelorgan mit einer Unterdruckkammer in Verbindung steht.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Betriebssicherheit der eingangs genannten Art von Dich­ tungen weiter zu verbessern und auf relativ einfache Weise einen Ölaustritt zum Motor oder umgekehrt einen Schmutzeintritt ins Getriebe sicher zu verhindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspru­ ches 1 gelöst.

Für Labyrinthdichtungen mit Entlastungskammer stellt sich die Venturidüse als ideales Mittel dar, die Entlastungskammer der Dichtung automatisch dann speziell mit Öldunst absaugen­ dem Unterdruck zu entsorgen, wenn der Motor schneller dreht und damit der Ölwurf stärker ist. In diesem Fall fährt das Fahrzeug infolge der starren Untersetzung (kein Schaltgetriebe bei Bahnfahrzeugen!) auch schneller und die Venturidüse (Diffusor) erzeugt bei stärkerer Winddurchsetzung auch proportional geschwindigkeitsabhängig stärkeren Unterdruck.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Dichtung nach der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Anhand von schematischen Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im nachstehenden näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 die Teilansicht der A-Seite eines Bahnmotors mit Labyrinthdichtung (im Schnitt)

Fig. 2 einen Diffusor in geschnittener Haupt- und Draufsicht

Fig. 3 Teilansicht einer modifizierten Labyrinthdichtung (entsprechend Fig. 1) mit kombiniertem Syphon und im Lagerdeckel integrierter Druckaus­ gleichsleitung (im Schnitt)

Fig. 4 Teilansicht der A-Seite eines Bahnmotors mit Schnitt durch den Syphon gem. Fig. 3 mit im Lagerdeckel integrierter Ölrückführungs­ leitung.

Der in Fig. 1 dargestellte Fahrmotor M zeigt ein Motorgehäuse 1, mit einem A-Lagerschild 2, einem Rollenlager 3 und einer von innen mit dem Lagerschild 2 verschraubten Labyrinth­ kammer 4. Die Motorwelle 5 trägt ein strichpunktiert angedeutetes Getrieberitzel 6, das in einem nicht näher dargestellten Getriebegehäuse, das im Lagerschild 2 angeflanscht ist, in Ölschmierung läuft. Über Öleinläufe 7 wird das Rollenlager vom Spritzöl des Getriebegehäu­ ses her mit Schmiermittel (Öl) versorgt. Nicht über Ölrückläufe 8 in das Getriebegehäuse zu­ rückfließendes Öl gelangt meist als Ölnebel über die Dichtungsspalte nacheinander in ein­ zelne Ringnutkammern 9 des Labyrinthgehäuses 10, wo es von den umlaufenden Spritzrin­ gen nach außen geschleudert peripher festgehalten und durch geeignete Kanäle dem Öl­ rücklauf zugeführt werden kann. Sollte durch extreme Überdruck-/Unterdruckbedingungen aus den gebildeten Dichtungsbereichen 9/22 trotzdem noch Öl in axialer Richtung weiter­ kriechen, gelangt es nach Überwindung mehrerer solcher Ringnutkammern 9 zu einer weite­ ren entfernten Ringnutkammer, die als Entspannungsbereich 12 fungiert. Dort findet eine Entspannung der Drücke auf ein Normalniveau, z. B. der Außenatmosphäre und eine Ablei­ tung ggf. noch anfallenden Restöls nach außen über einen in der Labyrinthkammer 4 inte­ grierten Kanal 13 großen Querschnitts und geringem Störungswiderstands statt. Das Restöl fließt dabei zweckmäßig über eine am Labyrinthgehäuse 10 angeschlossene äußere Rohr­ verbindung 13 in einen Ölfangbehälter 14, der mit einem Schauglas 15 und einer Ölablaß­ schraube 16 versehen ist und über ein Entlüftungsrohr 17 mit der Außenatmosphäre in Ver­ bindung steht. An das Entlüftungsrohr 17 ist gemäß der Erfindung ein Diffusor 18 angesetzt, der wie in Fig. 2 dargestellt, als Venturirohr ausgebildet, dafür sorgt, daß bei Ausrichtung in Fahrtrichtung und Bewegung des Fahrzeuges, durch den Fahrtwind ein zusätzlicher Unter­ druck im Entspannungsbereich 12 auftritt. Damit können Restölreste oder Verschmutzungen (Wasser oder Staub), die von der Maschinenseite durch den Belüftungsdruck zum Getriebe gelangen könnten, sicher abgesaugt werden.

Fig. 3 zeigt eine andere Version der Zuführungsleitungen zum (hier nicht gezeigten) Diffusor in einem Schnittbild, bei der die Verbindung vom integrierten Kanal 13 aus zur äußeren At­ mosphäre über eine im Lagerschild 2 integrierte Druckausgleichsleitung 13 mit einer unteren Anschlußmöglichkeit für den nicht dargestellten Ölfangbehälter 14 erfolgt. Mit 19 ist noch ein Ölrücklaufgehäuse angedeutet, das mit der Labyrinthdichtung kombiniert werden kann, so wie es das Schnittbild Fig. 4 zeigt.

Die in Fig. 4 aus den Ringnutkammern 9 des Dichtungsbereiches 9/11 abfließende Öl­ leckage führt dort zu einem Steigen des Leckölstandes in kommunizierenden Steigerrohren 22.

Über einen allen Steigerrohren gemeinsam, an sich bekannten trapsartigen Ölüberlauf 20 im Steigerrohr 22 des 1. Ringnutkanals 9 fließt jeder über eine definierte Höhe gehende Ölüberschuß durch eine im Lagerschild 2 integrierte Ölrückführungsleitung 21 zum Getrie­ begehäuse ab. Durch diese Kombination einer Labyrinthdichtung mit Ölrücklauf und dem erfindungsgemäßen Entspannungsbereich 12 kann die im Entspannungsbereich 12 noch anfallende Restölmenge weiter verringert werden.

Claims (3)

1. Dichtung zwischen Motor- und Getriebegehäuse von Bahnantrieben mit labyrinthartigem Dichtspalt gegen Leckagen längs der Motorwelle zwischen den angrenzenden, von der Welle durchdrungenen Räumen, die variierenden Druck-/Unterdruckdifferenzen unterworfen sind, wobei zur Entlastung des Dichtspaltes gegen diese Druck/Unterdruckdifferenzen den eigentlichen Dichtungsbereichen ein Entspannungsbereich stabilen "Neutraldruckes", bzw. einstellbaren Unterdruckes zugeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Entspannungsbereich (12) über einen Kanal (13) vorzugsweise großen Querschnitts und geringen Strömungswiderstandes an einen als Venturidüse wirksamen Diffusor (18) angeschlossen ist, der mit der Außenatmosphäre in Verbindung steht.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor (18), bei Winddurchsatz infolge der Bewegung des Fahrzeuges, für einen, je nach Ausrichtung in die Fahrtrichtung, einstellbaren geschwindigkeitsabhängigen Unterdruck im Entspannungsbereich (12) vorgesehen ist.

3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor (18) an das Entlüftungsrohr (17) eines Ölfangbehälters (14) angeschlossen ist, mit dem Kanal (13) in Verbindung steht.