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Technisches
Gebiet
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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Metall-Metall-Stirnseitendichtungsanordnung und
insbesondere auf eine derartige Dichtungsanordnung, die zum Eingriff
mit einem Paar von sich relativ drehenden Gehäusen in einer Weise geeignet ist,
die eine verbesserte Stabilität
der Dichtungsanordnung vorsieht.
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Technischer
Hintergrund
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Bekannte
Stirnseitendichtungsanordnungen zur Anwendung in Konstruktionen
mit sich relativ drehenden Komponenten, wie beispielsweise Raupenrollenanordnungen
von Raupenmaschinen, Endantrieben usw., weisen typischerweise ein
Paar von gegenüberstehenden
Dichtungsringen aus Metall oder einem anderen haltbaren harten Material
auf. Die Dichtungsringe drehen sich relativ zueinander in einem
Kontakt mit Stirnseite an Stirnseite, um eine positive Stirnseitendichtung
vorzusehen, die Schmiermittel zurückhält und verhindert, dass Fremdstoffe die
inneren Lagerflächen
der sich drehenden Anordnung erreichen. Ein Kontakt zwischen den
Stirnseitendichtungen wird durch ein Paar von elastischen Belastungsringen
aufrecht erhalten, die mit jedem Dichtungsring in Eingriff stehen
und auf diesen drücken,
um dadurch die Dichtungsstirnseiten gegeneinander zu drücken. Ein
Beispiel einer solchen Dichtungsanordnung wird beschrieben in dem
ebenfalls zu eigenen US-Patent 5 527 046, das am 18. Juni 1996 an
Billy R. Bedford ausgegeben wurde.
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Unter
gewissen Bedingungen kann die Kraft, die durch die jeweiligen Belastungsringe
aufgebracht wird, ungleichmäßig werden,
und die Dichtungsanordnung kann "verkippt" werden, was bewirkt,
dass die Stirnseitendichtungen mit Bezug zur Drehachse verkippt
werden. Während
dieser Zustand nicht notwendigerweise eine Fehlfunktion der Dichtung
verursacht, kann er das Ausmaß der
Fehlausrichtung begrenzen, die die Dichtungsanordnung aufnehmen kann.
Eine Fehlausrichtung über
dieses begrenzte Ausmaß hinaus könnte bewirken,
dass die Dichtungsringe sich trennen, was einen temporären Verlust
der Abdichtungsfähigkeit
verursacht, wobei Schmutz und andere Abriebsstoffe die inneren geschmiedeten
Lagerungen der sich drehenden Anordnung erreichen könnten.
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Die
vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der
oben dargelegten Probleme zu überwinden.
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Offenbarung
der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 vorgesehen. Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden in den abhängigen
Ansprüchen
beansprucht.
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Die
Dichtungsanordnung ist zur Anwendung mit einem ersten und einem
zweiten Gehäuse
geeignet, wobei jedes davon eine Ausnehmung darin definiert. Erste
und zweite Dichtungsringe haben sich gegenseitig gegenüberstehende
ringförmige
Dichtungsstirnseiten, die zwischen den ersten und zweiten Gehäusen positioniert
sind. Erste und zweite Belastungsringe sind vorgesehen, wobei sie
jeweils einen ersten und einen zweiten Endteil und eine ringförmige Oberfläche haben,
die sich dazwischen erstreckt. Die Belastungsringe sind so positioniert, dass
ihre jeweiligen ersten Endteile mit gegenüber liegenden Ringen der ersten
und zweiten Dichtungsringe in Eingriff stehen. Die zweiten Endteile
der jeweiligen Belastungsringe sind zum Eingriff mit gegenüber stehenden
Gehäusen
der ersten und zweiten Gehäuse
positioniert. Die Belastungsringe sind geeignet, um die jeweiligen
ringförmigen
Dichtungsstirnseiten der jeweiligen Dichtungsringe in Eingriff miteinander
zu drücken.
Eine abgewinkelte Oberfläche
wird durch mindestens eine der Ausnehmungen definiert, die von den
ersten und zweiten Gehäusen definiert
wird. Die abgewinkelte Oberfläche
ist in eng benachbarter Beziehung zu der ringförmigen Oberfläche des
jeweiligen Belastungsringes positioniert.
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Bei
einer Dichtungsanordnung, wie sie oben dargelegt wird, ist die Ausneh mung,
die in einem oder mehreren der Gehäuse definiert ist, mit einer abgewinkelten
Oberfläche
versehen, die in enger Nähe
mit der ringförmigen
Außenfläche ist,
die von dem Belastungsring definiert wird. Wenn er so positioniert
ist, kann der Belastungring die abgewinkelte Oberfläche berühren, um
eine Unterstützung
dafür vorzusehen
und somit die gesamte Dichtungsanordnung zu stabilisieren. Die zusätzliche
Stabilität
hilft dabei, die jeweiligen Dichtungsstirnseiten in einem ordnungsgemäßen Winkel
zu halten, was ihnen somit gestattet, eine Leistung bis zu ihrer
erwarteten Fähigkeit
zu zeigen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine diagrammartige teilweise quer geschnittene Ansicht einer Raupenrollenanordnung, die
ein Paar von Dichtungsanordnungen gemäß dieser Erfindung aufweist;
und
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2 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
eines Teils von einer der Dichtungsanordnungen, die in 1 veranschaulicht
ist.
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Bester Weg
zur Ausführung
der Erfindung
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Mit
Bezug auf die 1 und 2 wird diese
Erfindung mit Bezug auf eine Raupenrollenanordnung veranschaulicht,
die im Allgemeinen mit 10 bezeichnet wird, um die (nicht
gezeigte) Raupe einer (nicht gezeigten) Raupenmaschine zu führen. Während diese
Erfindung zur Anwendung in einer Raupenrolle gezeigt ist, sei auch
bemerkt, dass die Erfindung bei anderen Konstruktionen verwendet
werden kann, wie beispielsweise Endantriebsanordnungen, wo eine
Abdichtung zwischen zwei sich relativ drehenden Komponenten erforderlich
ist. Die Raupenrollenanordnung 10 weist eine mittlere Tragwelle 12 auf,
weiter erste und zweite Hülsen 14, 16,
einen Rollenkörper 18,
erste und zweite Endkappen 20, 22, erste und zweite
Dichtungsanordnungen 24, 26 und erste und zweite
geteilte Metallhalteringe 28, 30, die den Rollenkörper 18 an
einer festen Position mit Bezug zu den Hülsen 14, 16 und
der Welle 12 halten. Die ersten und zweiten Endkappen 20, 22 sind
vorzugsweise auf die Welle 12 pressgepasst, und die ersten
und zweiten Hülsen 14, 16 sind
vorzugsweise auf den Rollenkörper 18 pressgepasst.
Die Tragwelle 12 hat erste und zweite Endteile 32, 34,
einen mittleren Flanschteil 36 und erste und zweite Hülsentragteile 38, 40,
die jeweils zwischen dem mittleren Flanschteil 36 und den
ersten und zweiten Endteilen 32, 34 positioniert
sind. Die ersten und zweiten Hülsen 14, 16 sind
auf jeweiligen ersten und zweiten Hülsentragteilen 38, 40 der
Tragwelle 12 positioniert.
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Der
Rollenkörper 18 hat
erste und zweite Schulter- bzw. Tragteile 42, 44 und
eine innere Durchgangsbohrung 46, wobei die Tragwelle 12 und die
Hülsen 14, 16 geeignet
sind, um in die Bohrung 46 zu passen. Die Schulter- bzw.
Tragteile 42, 44 haben jeweilige Kontaktflächen 48, 50,
die geeignet sind, um mit der (nicht gezeigten) endlosen Raupe der
(nicht gezeigten) Raupenmaschine in Kontakt zu kommen.
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Die
ersten und zweiten Endkappen 20, 22 sind auf jeweiligen
ersten und zweiten Wellenendteilen 32, 34 positioniert
und schließen
jedes Ende der inneren Bohrungen 46 im Wesentlichen ab.
Die ersten und zweiten Dichtungsanordnungen 24, 26 sind zwischen
den jeweiligen ersten und zweiten Hülsen 14, 16 und
den ersten und zweiten Endkappen 20, 22 positioniert.
Die Dichtungsanordnungen 24, 26 verhindern eine
Leckage von Schmierströmungsmittel aus
der inneren Bohrung 46 und verhindern, dass Schmutz und
andere Fremdstoffe in die innere Bohrung 46 eintreten.
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Der
Raupenrollenkörper 18 hat
erste und zweite umlaufenden Nuten 52, 54, die
in der inneren Bohrungen 46 ausgeformt sind, und die geteilten
Halteringe 28, 30 sind geeignet, um in die jeweiligen
Nuten 52, 54 zu passen. Jede der Hülsen 14, 16 hat
erste und zweite Endteile 56, 58, wobei die ersten
Endteile 56 geeignet sind, um einen der geteilten Ringe bzw.
Sprengringe 28, 30 zu berühren, und wobei die zweiten
Teile 58 geeignet sind, um den mittigen Flanschteil 36 der
Tragwelle 12 zu berühren.
Die Raupenrollenanordnung 10 weist weiter erste und zweite
Lagerhülsen 60, 62 auf,
wobei jede Hülse 60, 62 einen
sich radial erstreckenden Flanschteil 64 hat. Die Lager hülsen 60, 62 sind
zwischen den jeweiligen ersten und zweiten Hülsentragteilen 38, 40 und
den ersten und zweiten Hülsen 14, 16 positioniert.
Der Flanschteil 64 von jeder Hülse 60, 62 ist
zwischen dem mittleren Flanschteil 36 der Welle 12 und
dem zweiten Endteil 58 von einer der Hülsen 14, 16 positioniert.
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Jede
der Dichtungsanordnungen 24, 26 weist erste und
zweite Metalldichtungsringe 66, 68 und erste und
zweite elastische Belastungsringe 70, 72 auf.
Die Dichtungsringe 66, 68 sind im Wesentlichen ähnlich,
wobei jeder Dichtungsring 66, 68 eine Stirnseitendichtung 74 hat,
die zu einer gleichen Stirnseitendichtung 74 auf einem
dazu passenden Dichtungsring 66, 68 im montierten
Zustand der Dichtungsanordnung 24, 26 passt. Die
elastischen Belastungsringe 70, 72 sind auch im
Wesentlichen ähnlich und
sind geeignet, um eine Kraft auf die Dichtungsringe 66, 68 und
die Dichtungsstirnseiten 74 aufzubringen. Jeder der elastischen
Belastungsringe 70, 72 ist napfförmig, ist
säulenförmig im
Querschnitt und ist ähnlich
konfiguriert, wie die Belastungsringe, die in dem zuvor erwähnten Patent
5 527 046 beschrieben werden. Die Art und Weise, wie die Dichtungsstirnseiten 74 in
dichtendem Eingriff mit den Belastungsringen 70, 72 gehalten
wird, ist in der Technik wohl bekannt und wird hier nicht weiter
beschrieben.
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Mit
Bezug auf 2 ist zu sehen, dass jeder der
Belastungsringe 70, 72 einen ersten Endteil 76, 78 hat,
der mit den jeweiligen Dichtungsringen 66, 68 an
einer Seite davon in einer Richtung entgegengesetzt zu den Dichtungsstirnseiten 74 in
Eingriff steht. Die Belastungsringe 70, 72 haben
zweite Endteile 80, 82, die mit den jeweiligen
Ausnehmungen 84, 86 in Eingriff stehen, die in
der jeweiligen Endkappe 20 und dem ersten Endteil 56 der
Hülse 14 definiert
sind. Zu Verdeutlichungszwecken wird nur eine Ausnehmung 84 im
Detail beschrieben, wobei bemerkt sei, dass die Ausnehmungen in
der anderen Endkappe 22 und die beiden Hülsen 14 und 16 eine
identische Konfiguration haben können.
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Die
Ausnehmung 84 definiert eine erste Oberfläche 88,
die sich im Allgemei nen in einer axialen Richtung erstreckt. Eine
zweite Oberfläche 90 erstreckt
sich von der ersten Oberfläche 88 im
Allgemeinen in radialer Richtung. Die zweite Oberfläche 90 definiert
eine abgewinkelte Oberfläche 92 an
einer Stelle, die von der ersten Oberfläche 88 in radialer Richtung
beabstandet ist. Es ist gezeigt, dass der zweite Endteil 80 des
Belastungsrings 70 eine erste Oberfläche 94 definiert,
die positioniert ist, um mit der ersten Oberfläche 88 der Ausnehmung
in Eingriff zu kommen. Es ist gezeigt, dass eine zweite Oberfläche 96 des
zweiten Endteils 80 mit der zweiten Oberfläche 90 in
Eingriff kommt, die durch die Ausnehmung 84 definiert wird.
In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel
ist gezeigt, dass eine nach außen
gerichtete ringförmige
Oberfläche 98 sich
zwischen den ersten bzw. zweiten Endteilen 76 und 80 des
Belastungsringes 70 erstreckt. Die ringförmige Oberfläche 98 ist
in enger benachbarter Beziehung zur der abgewinkelten Oberfläche 92 der
Ausnehmung 84 positioniert oder in Kontakt damit, um die
axiale Bewegung des Belastungsringes 70 zu begrenzen.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Im
Betrieb erstrecken sich die Dichtungsanordnungen 24, 26 zwischen
den jeweiligen stationären
Endkappen 20 und 22 der Raupenrollenanordnung 10 und
den sich drehenden Hülsen 14 und 16. Die
Dichtungsstirnseiten 74 der Dichtungsringe 66 und 68 werden
in dichtendem Eingriff durch die Belastungsringe 70 und 72 gehalten.
Wenn der Dichtungsring 66 sich mit Bezug zum Dichtungsring 68 dreht,
wird eine Dichtungsschnittstelle dazwischen aufrecht erhalten, um
zu verhindern, dass Schmutz und/oder andere Abriebsstoffe in den
Bereich der Welle 12 eintreten. Wenn dies so ist, werden
die damit in Beziehung stehenden Hülsen und Lagerungen, die kontinuierlich
in einem Strömungsmittelbad
geschmiert werden, welches in der Raupenrolle gehalten wird, vor
vorzeitiger Abnutzung geschützt.
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Es
ist zu sehen, dass bei den oben beschriebenen Dichtungsanordnungen 24, 26 die
Dichtungsstirnseiten 74 in ordnungsgemäßer Ausrichtung aufgrund der
Beziehung zwischen den Belastungsringen 70, 72 und
den Aus nehmungen 84, 86 gehalten werden, die von
dem Gehäuse
definiert werden, indem sie liegen. Da die ringförmige Oberfläche 98 des Belastungsrings 70 in
eng benachbarter Beziehung zur abgewinkelten Oberfläche 92 positioniert
ist, die durch die Ausnehmungen 84 definiert wird, ist
die axiale Bewegung des Belastungsringes 70 und somit der
Dichtungsringe 66, 68 begrenzt. Durch Begrenzung
der Bewegung des Belastungsringes 70 wird die Position
der Dichtungsringe 66, 68 und somit der Dichtungsstirnseiten 74 stabilisiert.
Für noch
mehr Stabilität
kann eine abgewinkelte Oberfläche 92 ähnlich jener,
die durch die Ausnehmung 84 definiert wird, auch in der
Struktur von allen Ausnehmungen 84, 86 vorgesehen
sein, um die Bewegung von allen Belastungsringen 70, 72 zu
begrenzen. Schließlich steigert
die Zunahme der Stabilität
der Dichtungsringe 66, 68 die Lebensdauer der
Dichtungsanordnungen 24, 26 und verhindert die
vorzeitige Abnutzung der Komponenten, die in den Dichtungsanordnungen 24, 26 aufgenommen
sind.
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Andere
Aspekte, Ziele und Vorteile dieser Erfindung können aus einem Studium der
Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche erhalten werden.