DE69818795T2

DE69818795T2 - Metallringdichtung

Info

Publication number: DE69818795T2
Application number: DE69818795T
Authority: DE
Inventors: R. Billy BEDFORD
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1997-08-27
Filing date: 1998-08-25
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2018-08-26
Also published as: US6086069A; EP0932779B1; EP0932779A1; WO1999010668A1; JP2001507111A; JP4142112B2; DE69818795D1

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Dichtungsanordnung mit einer Metallstirnseite anliegend an einer Metallstirnseite, und insbesondere auf eine Metallringdichtung, die geformt ist, um sicher einen elastischen Lastring zu halten, wenn er eine Kraft auf die Dichtungsstirnseite in der Dichtungsanordnung mit Metallstirnseite an Metallstirnseite aufbringt.
Technischer Hintergrund
Die vorliegende Erfindung findet insbesondere Anwendung bei Raupenrollen, bei Endantrieben und anderen Komponenten von Raupenmaschinen. Das Problem der kurzen Lebensdauer der Lager in Raupenrollen und in Endantriebsanordnungen von Raupenmaschinen ist ein Problem, das in der Industrie kontinuierlich Schwierigkeiten gemacht hat. Solche Maschinen arbeiten typischerweise in Umgebungen, die für Dichtungen und folglich für die darunter liegenden Lager besonders schädlich bzw. zerstörerisch sind.
Ein Ansatz für dieses Problem ist die Dichtungsanordnung mit Metall an Metall, wie beispielsweise die Anordnung, die in dem US-Patent 5527046 beschrieben wurde, welches am 18. Juni 1996 an Billy R. Bedford ausgegeben wurde. Diese Dichtungsanordnung verwendet einen elastischen Lastring, um eine Kraft auf die Dichtungsstirnseiten einer Stirnseitendichtung mit Metall auf Metall aufzubringen, und hat stark die Lagerlebensdauer von Raupenrollen verbessert.
Bei gewissen nachteiligen Bedingungen, wie beispielsweise wenn Eis verursacht, dass die Stirnseitendichtungen mit Metall auf Metall zeitweise zusammenkleben, ist es möglich, dass der elastische Lastring am hinteren Teil der Metalldichtung rutscht, anstatt stationär zu bleiben, wie beabsichtigt, wenn die Rolle oder der Antrieb sich drehen. Dieses Durchrutschen des La stringes gestattet einen temporären Verlust des Schutzes der Dichtung vor Schmutz und Antrieb in den internen geschmierten Lagern.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung weist eine Dichtungsanordnung erste und zweite zusammenpassende Metallringdichtungen auf, wobei jede Ringdichtung eine Dichtungsstirnseite besitzt, die angepasst ist, um mit einer Dichtungsstirnseite der anderen Ringdichtung zusammen zu passen. Die Dichtungsanordnung hat auch erste und zweite elastische Lastringe, wobei jeder Lastring während des Betriebs geeignet ist, eine Kraft auf die Ringdichtungen an den erwähnten Dichtungsstirnseiten aufzubringen. Jeder Lastring ist in einem freien und nicht zusammen gedrückten Zustand napfförmig und säulenförmig im Querschnitt, und hat, wenn er im Querschnitt gesehen wird, erste und zweite Endteile. Jeder Metallring hat einen J-förmigen Querschnitt mit einem inneren Ringteil, mit einem äußeren Ringteil und einem radialen Endteil, der die inneren und äußeren Ringteile verbindet. Die inneren, äußeren und radialen Endteile definieren eine Ringnut. Die Nut ist von einer Größe und Konfiguration, dass der erste Endteil des Lastringes aufgenommen wird, um den ersten Endteil zu halten und eine Kraft an den Dichtungsstirnseiten während des Betriebs aufzubringen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht, teilweise im Schnitt, von einer Raupenrollenanordnung, die die vorliegende Erfindung verkörpert;
2 ist eine vergrößerte, schematischer Ansicht, teilweise im Schnitt, von einem Teil von einer der Dichtungsanordnungen der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine vergrößerte, schematische Schnittansicht eines Lastringes der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine schematische Schnittansicht im vergrößerten Maßstab des oberen Teils einer Dichtungsanordnung der vorliegenden Erfindung, wie sie in 2 gezeigt ist, die einen eingebauten Lastring auf der linken Seite und einen Umriss eines nicht eingebauten Lastringes auf der rechten Seite zeigt.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Mit Bezug auf 1 weist eine Raupenrollenanordnung 10 zur Führung der (nicht gezeigten) Raupe einer (nicht gezeigten) Raupenmaschine eine mittlere Tragwelle 12 auf, erste und zweite Hülsen 14, 16, eine Rollenhülle 18, erste und zweite Endkappen 20, 22, erste und zweite Dichtungsanordnungen 24, 26 und erste und zweite geteilte Halteringe 28, 30 aus Metall, die die Raupehülle 18 an einer festen Position mit Bezug auf die Hülsen 14, 16 und die Welle 12 halten.
Die Rollenhülle 18 hat erste und zweite Gewindeteile 42, 44 und eine interne Durchgangsbohrung 46, wobei die Tragwelle 12 und die Hülsen 14, 16 angepasst sind, um in die Bohrung 46 zu passen. Die ersten und zweiten Endkappen 20, 22 sind an jeweiligen ersten und zweiten Wellenendteilen 52 und 54 positioniert und schließen im wesentlichen jedes Ende der inneren Bohrung 46 ab. Die ersten und zweiten Dichtungsanordnungen 24, 26 sind zwischen jeweiligen ersten und zweiten Hülsen 14, 16 und jeweiligen ersten und zweiten Endkappen 20, 22 positioniert. Die Dichtungsanordnungen 24, 26 verhindern die Leckage von Schmierströmungsmittel aus der inneren Bohrung 46 und verhindern, dass Schmutz und andere Fremdstoffe in die innere Bohrung 46 eintreten.
Zusätzlich mit Bezug auf 2 weist jede der Dichtungsanordnungen 24, 26 erste und zweite Metallringdichtungen 66, 68 und erste und zweite elastische Lastringe 70, 72 auf. Die Ringdichtungen 66, 68 sind im wesentlichen ähnlich, wobei jede Ringdichtung 66, 68, die eine Dichtungsstirnseite 74 besitzt, die zu einer gleichen Dichtungsstirnseite 74 auf einer damit zusammen passenden Ringdichtung 66, 68 im zusammengebauten Zustand der Dichtungsanordnungen 24, 26 zusammenpasst. Die Ringdichtungen 66, 68 haben einen J-förmigen Querschnitt, wobei die J-Form der Ringdichtung einem inneren Ringteil 32, einen äußeren Ringteil 34 und einen radialen Endteil 36 besitzt, der die inneren und äußeren Ringteile verbindet (4). Die zueinander hinweisenden Seiten des inneren Ringteils 32 und des äußeren Ringteils 34 sind vorzugsweise im wesentlichen parallel zu einander. Die elastischen Lastringe 70, 72 sind auch im wesentlichen einander ähnlich und sind geeignet, wenn sie eingebaut sind, eine Kraft auf die Ringdichtungen 66, 68 und auf die Dichtungsstirnseiten 74 aufzubringen. Vorzugsweise haben die Lastringe 70, 72 einen kleineren Innendurchmesser als der Aussendurchmesser des inneren Ringteils 32. Der Unterschied der Durchmesser ist auch vorzugsweise von einer Größenordnung, die ungefähr eine Dehnung von drei Prozent des inneren Durchmessers der Lastringe 70, 72 zur Folge hat, wenn diese betriebsmässig im inneren Ringteil 32 eingebaut sind.
Mit Bezug auf die 2–4 ist jeder der elastischen Lastringe 70, 72 napfförmig und säulenförmig im Querschnitt. Die Querschnittsform von jedem Lastring 70, 72 weist erste und zweite Endteile 76, 78 auf. Die inneren, äußeren und radialen Endteile 32, 34, 36 von jeder der Ringdichtungen 66, 68 definiert eine ringförmige Nut 38, die bemessen und konfiguriert ist, um leicht den ersten Endteil 76 eines Lastrings 70, 72 zur Montage aufzunehmen, jedoch ausreichend eng, um den ersten Endteil 76 im Betrieb einzuschränken bzw. zu halten. In zusammengebauten Zustand ist der erste Endteil 76 von jedem elastischen Lastringe 70, 72 geeignet, um in eine ringförmige Nut 38 der Dichtungsringe 66, 68 zu passen, und der elastische Endteil 78 von jedem elastischen Lastring ist geeignet, um eine der Hülsen 14, 16 oder eine der Endkappen 20, 22 zu berühren.
Mit Bezug auf 4 ist eine erste Dichtunganordnung 24 gezeigt, wobei der Umriss des nicht montierten bzw. nicht zusammengebauten Lastringes 70 im Querschnitt gezeigt ist. Der Umriss des Lastringes 70 veranschaulicht die relative Form eines nicht belasteten Lastringes 70 vor der Montage, wobei die Dicke des ersten Endteils 76 kleiner als die Distanz zwischen den Stirnseiten des inneren Ringteils 32 und des äußeren Ringteils 34, um die Montage bzw. Montageungenauigkeit aufzunehmen. Wiederum mit Bezug auf die 1–3 sind im vollständig zusammengebauten Zustand der Dichtungsanordnungen 24, 26 die Lastringe 70, 72 im Querschnitt in der Richtung der Säule zusammen gedrückt, wobei die Kompression sich auf eine entsprechende seitliche Expansion der Lastringe 70, 72 überträgt. Diese seitliche Expansion ist insbesondere wichtig am ersten Endteil 76, wo die Expansion des Lastringes innerhalb der Nut 38 eine bindende Wirkung bezüglich der inneren und äußeren Ringteile 32, 34 erzeugt, wodurch eine Bewegung der Lastringe 70, 72 innerhalb der Nut 38 eingeschränkt wird.
Industrielle Anwendbarkeit
Mit Bezug auf die Zeichnungen und auf die vorherige detaillierte Beschreibung sind die vorliegenden Dichtungsanordnungen 24, 26 insbesondere nützlich zur Steigerung der Lebensdauer der Rollenanordnung 10. Die Metallringdichtungen 66, 68 von den Dichtungsanordnungen 24, 26 verhindern, dass Schmutz in das Innere der Weizenanordnung 10 eintritt, und zwar durch Erzeugung einer Barriere. Die elastischen Lastringe 70, 72 der Dichtungsanordnungen tragen auch zu der vergrößerten Abnutzungslebensdauer der Rollenanordnung 10 bei, in dem sie verhindern, dass Schmutz in das Innere der Rollenanordnung 10 eintritt, und zwar durch Erzeugung einer Barriere und dadurch, dass die Metallringdichtungen 66, 68 zusammen gedrückt werden, so dass sie ordnungsgemäß arbeiten. Der J-förmige Querschnitt der Metallringdichtungen 66, 68 trägt zur Effektivität der Metallringdichtung bei, indem verhindert wird, dass die elastischen Lastringe 70, 72 durchrutschen, und indem sichergestellt wird, dass die Lastringe und ihre entsprechenden Metallringdichtungen sich zusammen im Betrieb drehen.

Claims

Dichtungsanordnung (24, 26) mit ersten und zweiten Metallpassringdichtungen (66, 68), wobei jede Ringdichtung (66, 68) eine Dichtungsstirnfläche (74) besitzt und zwar geeignet zum Zusammenpassen mit einer Dichtungsstirnfläche (74) der anderen Ringdichtung und mit ersten und zweiten elastischen Lastringen (70, 72), die geeignet sind, während des Betriebs eine Kraft an die Ringdichtungen (66, 68) an den Dichtungsstirnflächen (74) anzulegen, wobei jeder Lastring (70, 72) in einem freien und nicht zusammengedrückten Zustand schalenförmig und säulenförmig im Querschnitt ist, und wobei die Querschnittsform erste und zweite Endteile (76, 78) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jede Metallringdichtung (66, 68) einen J-förmigen Querschnitt besitzt, einen Innenringteil (32), einen Außenringteil (34) und einen Radialendteil (36), die inneren und äußeren Ringteile (32, 34) verbindend, wobei die inneren, äußeren und radialen Endteile (30, 34, 36) eine Ringnut (38) definieren, die eine Größe und Konfiguration besitzt zur Aufnahme des ersten Endteils (76) des Lastrings (70, 72) um den ersten Endteil (76) einzuschränken, zum Anlegen der Kraft an die Dichtungsstirnflächen (74) während des Betriebs.
Dichtungsanordnung (24, 26) nach Anspruch 1, wobei der Innendurchmesser des Lastrings (70, 72) kleiner ist als der Außendurchmesser des Innenringteils (32).
Dichtungsanordnung (24, 26) nach Anspruch 1, wobei der Innenringteil (32) und der Außenringteil (34) im wesentlichen parallel zueinander entlang der Seiten des Teils verlaufen, der den Lastring (70, 72) kontaktiert.
Dichtungsanordnung (24, 26) nach Anspruch 1, wobei der Innendurchmesser des Lastrings (70, 72) annähernd 3% Streckung verglichen mit dem nicht belasteten Zustand in der betriebsmäßig eingebauten Position an dem erwähnten Innenringteil (32) aufweist.
Dichtungsanordnung (24, 26) nach Anspruch 1, wobei die Innen- und Außenringteile (32, 34) Seiten definieren, die auf den Lastring (70, 72) zuweisen und wobei der Abstand zwischen der Nut (38) und den erwähnten inneren und äußeren Seiten größer ist als die Dicke des ersten Endteils (76) des erwähnten Lastrings (70, 72) in dem nicht belasteten Zustand.
Dichtungsanordnung (24, 26) nach Anspruch 5, wobei der Abstand zwischen den inneren und äußeren Seiten hinreichend schmal ist, wenn sich der Lastring (70, 72) in einem komprimierten und belasteten Zustand befindet, um die Bewegung des Lastrings einzuschränken.
Dichtung (24, 26), die Folgendes aufweist: einen elastischen Last- oder Belastungsring (70, 72), der in einem freien und nicht zusammengedrückten Zustand schalen- bzw. napf- und säulenförmig im Querschnitt ist und wobei die Querschnittsform erste und zweite Endteile (76, 78) aufweist und ferner mit einer Metallringdichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallringdichtung (66, 68) einen J-förmigen Querschnitt besitzt, einen Innenringteil (32), einen Außenringteil (34) und einen radialen Endteil (36), der die inneren und äußeren Ringteile (32, 34) verbindet, wobei die inneren, äußeren und radialen Endteile (32, 34, 36) eine ringförmige Nut (38) definieren, die eine Größe und Konfiguration besitzt zur Aufnahme des ersten Endteils (76) des Lastrings (70, 72), um den ersten Teil (76) gegenüber einer Relativbewegung zur Ringdichtung (66, 68) während des Betriebs einzuschränken.
Metallring (66, 68) für eine Stirnflächendichtung (24, 26) mit Metall auf Metall, wobei Folgendes vorgesehen ist: ein Innenringteil (32); ein Außenringteil (34); und ein radialer Endteil (36), der die inneren und äußeren Ringteile (32, 34) verbindet, gekennzeichnet dadurch, dass die inneren, äußeren und radialen Endteile (32, 34, 36) eine ringförmige Nut (38) definieren, die im Querschnitt J-förmig ist.