DE102005019342A1

DE102005019342A1 - Winkeldrehgelenk mit verbesserter Abdichtwirkung

Info

Publication number: DE102005019342A1
Application number: DE102005019342A
Authority: DE
Inventors: Karl Rieben
Original assignee: MOSMATIC AG
Current assignee: MOSMATIC AG
Priority date: 2005-04-26
Filing date: 2005-04-26
Publication date: 2006-11-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Winkeldrehgelenk mit verbesserter Abdichtwirkung, wobei Dichtungen zwischen den inneren und äußeren Teilen des Winkelgehäuses vorgesehen sind und die Dichtungen in Form jeweils mindestens zweier unabhängig voneinander arbeitender Dichtungen stromaufwärts beziehungsweise stromabwärts der Übergabestelle des Fluids im Winkeldrehgelenk (1) ausgebildet sind.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungen im äußeren Teil angeordnet sind und dass die dort angeordneten Dichtelemente sich mit den radial einwärts gerichteten Dichtflächen an den radial auswärts gerichteten Gegen-Anlageflächen des inneren Teils anlegen.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Winkeldrehgelenk mit verbesserter Abdichtwirkung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solches Winkeldrehgelenk ist beispielsweise mit der auf den gleichen Anmelder zurückgehenden DE 94 15 871 U1 bekannt geworden. Ein derartiges Winkeldrehgelenk hat sich in verschiedenen Einsatzbereichen in großem Umfang bewährt. Es zeigt eine überlegene Dichtwirkung bei überlegener Verschleißfestigkeit gegenüber dem Stand der Technik.

Dauerversuche haben jedoch gezeigt, dass die Abdichtwirkung und die Verschleißfestigkeit der Dichtungsanordnung noch wesentlich gesteigert werden kann.

Einsatzzweck des bekannten Winkeldrehgelenks ist beispielsweise die Anordnung an einem Deckenkreisel, wobei der als Hohlschraube ausgebildete innere Teil an einer deckenfesten Lagerung befestigt ist, während der um die Hohlschraube in horizontaler Richtung kreisende Teil der äußere Teil ist, an dem beispielsweise ein Deckenkreisel mit einer zugeordneten Wasserauslaufdüse ansetzt.

Es hat sich nun gezeigt, dass bei Durchlauf eines Hochdruckmediums die Dichtungsanordnung im großem Maße beansprucht werden und dies auch von der Drehzahl und der Betriebszeit des Deckenkreisels abhängt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde die Lebensdauer und die Abdichtwirkung eines Winkeldrehgelenkes der Eingangs genannten Art wesentlich zu verbessern.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe dient die technische Lehre nach dem Anspruch 1.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass nun erfindungsgemäß die Dichtungen im äußeren Teil angeordnet sind und dass die dort angeordneten Dichtelemente sich mit den radial einwärts gerichteten Dichtflächen an den radial auswärts gerichteten Gegen-Anlageflächen des inneren Teils anlegen.

Die vorliegende Erfindung sieht demzufolge eine Umkehrung der Dichtungsanordnung gegenüber der eigenen DE 94 15 871 U1 vor.

Es hat sich nämlich herausgestellt, dass bei der Anordnung der Dichtungsanordnung im inneren Teil, wobei die Dichtelemente mit ihren radial auswärts gerichteten Flächen an dem äußeren Teil anliegen, höhere Reibwerte gegeben sind, was zu einem schnelleren Verschleiß führt.

Einerseits wird dieser höhere Verschleiß dadurch bedingt, dass die radial auswärtsliegenden Dichtflächen auf einem größeren Außenumfang am inneren Teil angreifen und zum zweiten hat sich herausgestellt, dass wenn man die gesamte Dichtungsanordnung in einem relativ großen Außendurchmesser am inneren Teil anordnet, dass allein auch aufgrund dieser Durchmesservergrößerung größere reibungsberührte Flächen an den Dichtungselementen gegeben sind.

Hier setzt die Erfindung ein, die nun vorsieht, dass die gesamte Dichtungsanordnung am Innenumfang des äußeren Teils angeordnet ist und somit die Dichtungsanordnung mit den radial einwärts gerichteten Flächen an dem inneren Teil anliegt.

Damit wird der reibungsbehaftete Dichtungsanordnung wesentlich vermindert, weil nur noch die Dichtungsanordnungen radial einwärts gerichtet die zugeordnete feste Anlagefläche am inneren Teil berühren, während nach dem Stand der Technik die radial auswärts gerichteten (also auf einem größeren Durchmesser arbeitenden) Dichtflächen am Innenumfang des äußeren Teils anlagen.

Einerseits wird also die überlegene Dichtungswirkung nach der technischen Lehre der Erfindung durch den minimal gehaltenen Außendurchmesser des inneren Teils erwirkt, wobei dieser Außendurchmesser sehr leicht und günstig bearbeitet werden kann. Je kleiner dieser Außendurchmesser gehalten wird, desto geringer ist auch die Fläche der dort anliegenden Dichtungsanordnungen.

Damit ergibt sich ein geringerer Verschleiß.

Durch die Tatsache bedingt, dass nun die gesamten Dichtungsanordnungen im äußeren Teil angeordnet sind, wirken somit die radial einwärts gerichteten Dichtflächen auf den geringen Außenumfang des inneren Teils, wodurch wiederum die verschleißbehaftete Oberfläche der Dichtungsanordnung minimiert wird.

Im Einsatzbereich eines Winkeldrehgelenkes als Deckenkreisel ist mit Umdrehungszahlen von etwa bis zu 60 U/min. zu rechnen. Die zu beherrschenden Hochdrücke liegen im Bereich von 250 bar, was illustriert, dass die Dichtungsanforderungen an die Dichtungsanordnung besonders hoch sind.

Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf die Ausbildung eines Winkeldrehgelenkes in der Form eines Deckenkreisels beschränkt. Das erfindungsgemäße Winkeldrehgelenk soll auch für andere Einsatzzwecke verwendet werden, wie zum Beispiel in der Anwendung als Schlauchaufroller, wobei das erfindungsgemäße Winkeldrehgelenk beim Übergang vom Schlauch zur Achse der Schlauchtrommel ansetzt und ebenfalls dementsprechend die obengenannten Hochdrücke zu beherrschen sind.

Ein dritter Anwendungszweck des erfindungsgemäßen Winkeldrehgelenks ist der Einsatz bei automatischen Autowaschanlagen, wo dass erfindungsgemäße Winkeldrehgelenk als sprühender Dreharm beispielsweise für die Unterbodenwäsche eingesetzt wird.

Ebenso ist es möglich, dass erfindungsgemäße Winkeldrehgelenk für einen um das Auto herumwandernden Sprüharm einzusetzen, der in sich drehbar ist und Sprühdüsen aufweist, die gegen die Karosserieoberfläche gerichtet sind.

Die Erfindung ist deshalb nicht auf die genannten Anwendungszwecke beschränkt, sondern ist für alle Anwendungsfälle geeignet, bei denen die oben genannten Umdrehungszahlen bei den oben genannten Drücken zu beherrschen sind.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.

Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungswegen darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen:
1: schematisiert im Schnitt eine erste Ausführungsform eines Winkeldrehgelenkes nach der Erfindung;
2: eine zweite Ausführungsform im Schnitt;
3: eine dritte Ausführungsform.
In 1 ist als erste Ausführungsform ein Winkeldrehgelenk 1 dargestellt, welches aus einem äußerem Teil 3 besteht, welches um ein inneres Teil 23 herumdrehbar (beispielsweise in Pfeilrichtung 16) ausgebildet ist.
Das innere Teil 2 ist als Hohlschraube ausgebildet und in einer nicht näher dargestellten Achse oder Welle gehalten.
Über die obere Öffnung wird beispielsweise in Pfeilrichtung 26 ein Hochdruckwasserstrom eingeführt, der den Hohlraum des inneren Teils 2 in axialer Richtung durchströmt, im Bereich einer Abzweigstelle um 90° Grad umgelenkt wird und in Pfeilrichtung 27 in das äußere Teil 3 eingeleitet wird, welches dieses Teil im Bereich einer Gewindebohrung wieder verlässt.
An die Gewindebohrung 13 ist beispielsweise ein Anschlussschlauch angeschlossen, der mit dem äußeren Teil 3 des Deckenkreiselarms verbundenen ist.
Dieser ist in einem nicht näher dargestellten weiteren Drehlager drehbar gelagert, welches koaxial zu dem Winkeldrehgelenk 1 angeordnet ist.
Die erfindungsgemäßen Dichtungsanordnungen 20 bestehen jeweils aus einer oberen und unteren Dichtungsanordnung 20a, 20b.
Die obere Dichtungsanordnung 20a besteht aus einem Dichtring 7, der in einer zugeordneten Nut am Innenumfang des äußeren Teiles 3 angeordnet ist und der sich demzufolge mit seiner radial einwärts gerichteten Dichtfläche an der zugeordneten, feststehenden Dichtfläche des inneren Teils 2 abdichtend anlegt.
Im Abstand von dem oberen Dichtring 7 ist ein weiterer Dichtring 8 vorgesehen, der an seiner Oberseite durch einen Stützring 9 abgestützt wird.
Der Stützring 9 hält den Spalt für den Austritt des Mediums entlang der Dichtfläche 4 minimal und verbessert somit die Dichtwirkung.
Wichtig ist nun, dass der Außendurchmesser des inneren Teils 2 so klein wie möglich gemacht wird, wie dies am Durchmesser 5 dargestellt ist.
Je kleiner dieser Durchmesser 5 ist, desto kleiner ist auch die Oberfläche, welche die Dichtringe 7, 8 mit der Dichtfläche 4 am inneren Teil 2 einschließen. Wichtig hierbei ist, dass eben nur die radial einwärts gerichteten Flächen der Dichtringe 7, 8 und des Stützrings 9 gegen die Durchmesser verminderte Dichtfläche des inneren Teils 2 wirken.
Die untere Dichtungsanordnung 20b ist in gleicher Weise ausgebildet, so dass die gleichen Erläuterungen wie oben stehend gelten.
Es sind wiederum zwei Dichtringe 11, 12 vorhanden, wobei der eine Dichtring wiederum durch einen Stützring 10 in seiner Dichtwirkung verbessert wird.
Der äußere Teil 3 liegt hierbei auf einem Schlüsselansatz 14 vergrößerten Durchmessers auf, wodurch das Drehlager gebildet ist.
Durch die Ausbildung dieses Ansatzes als Schlüsselansatz 14 ist es somit möglich, den inneren Teil 2 mit Hilfe eines Schraubenschlüssels in eine zugeordnete Gewindeaufnahmebohrung einzuschrauben.
Die Ausführung nach 2 zeigt ein Winkeldrehgelenk für einen Schlauchaufroller, wobei der innere Teil 2 mit der Achse der Schlauchtrommel verbunden ist, während der äußere Teil mit dem abgehenden Schlauch verbunden ist.
Hier gelten die gleichen Erläuterungen die anhand der 1 gegeben wurden.
Im Unterschied zu 1 ist jedoch dargestellt, dass der vorher in 1 als innere Teil 2 bezeichnete Teil nun der äußere Teil ist und umgekehrt.
Das als Hohlschraube ausgebildete Teil ist nun der äußere Teil, der mit der Welle der Schlauchtrommel verbunden ist, während der um diese Hohlschraube gelagerte Teil 3 nun feststehend ist und mit dem abgehenden Schlauch verbundenen ist.
Als zusätzliche Sicherung des Drehlagers ist dargestellt, dass am inneren Teil 2 eine Distanzscheibe 15 drehfest befestigt ist, die sich auf der am äußeren Teil 3 befestigten Sicherungsring 17 abstützt.
In 3 ist als weitere Ausführungsform ein Winkeldrehgelenk nach der Erfindung dargestellt, wie es beispielsweise in automatischen Autowaschanlagen verwendet wird. In gleicher Weise wie in 2 dargestellt, ist der äußere Teil 3 als Hohlschraube ausgebildet und der innere Teil 2 ist auf dem äußeren Teil 3 mittels im Abstand zueinander angeordneten Rillenkugellagern 18 gelagert.
Wichtig ist, dass bei allen Ausführungsbeispielen die Dichtungsanordnung 20a, 20b mit minimalem Durchmesser radial einwärts an Dichtflächen des äußeren Teils 3 anliegt, die sehr gut bearbeitet werden können und die einen minimalen Außendurchmesser aufweisen.

1: Winkeldrehgelenk
2: inneres Teil
3: äußeres Teil
4: Dichtfläche
5: Durchmesser
6: nicht belegt
7: Dichtring
8: Dichtring
9: Stützring
10: Stützring
11: Dichtring
12: Dichtring
13: Gewindebohrung
14: Schlüsselansatz
15: Distanzscheibe
16: Drehrichtung
17: Sicherungsring
18: Rillenkugellager
20: Dichtungsanordnung 20a, 20b
26: Pfeilrichtung
27: Pfeilrichtung

Claims

Winkeldrehgelenk mit verbesserter Abdichtwirkung, wobei Dichtungen zwischen den inneren (2) und äußeren () Teilen des Winkeldrehgelenkes (1) vorgesehen sind und die Dichtungen (7, 8, 11, 12) in Form jeweils mindestens zweier unabhängig voneinander arbeitender Dichtungen stromaufwärts beziehungsweise stromabwärts der Übergabestelle des Fluides im Winkeldrehgelenk (1) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungen (7, 8, 11, 12) im äußeren Teil (3) angeordnet sind und dass die dort angeordneten Dichtelemente (7, 8, 9, 10, 11, 12) sich mit den radial einwärts gerichteten Dichtflächen (4) an den radial auswärts gerichteten Gegen-Anlageflächen des inneren Teils (2) anlegen.
Winkeldrehgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungen (7, 8, 11, 12) eine Dichtungsanordnung (20, 20a, 20b) mit einem Dichtring (7, 8; 10, 11) und einem zugehörigen Stützring (9, 10) aufweisen und im äußeren Teil (3) des Winkeldrehgelenkes (1) mit ihren radial einwärts gerichteten Flächen lediglich zugeordnete feste Anlageflächen am inneren Teil (2) berühren.
Winkeldrehgelenk nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibwerte an den Dichtflächen (4) zwischen den Dichtringen (7, 8, 11, 12) und dem Außendurchmesser des inneren Teils (2) relativ gering sind, je kleiner der Außendurchmesser des inneren Teils (2) ist.
Winkeldrehgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Teil (2) des Winkeldrehgelenkes (1) als Hohlschraube ausgebildet ist, welcher ein Hochdruckwasserstrom zugeführt wird und die Hohlschraube in axialer Richtung durchströmt.
Winkeldrehgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der als Hohlschraube ausgebildete innere Teil (2) des Winkeldrehgelenkes (1) auf dem äußeren Teil (3) mittels im Abstand zueinander angeordneten Rillenkugellagern (18) gelagert ist.
Winkeldrehgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckwasserstrom im Bereich einer Abzweigstelle um 90° Grad umgelenkt wird und Pfeilrichtung (27) in das äußere Teil (3) eingeleitet wird und im Bereich einer Gewindebohrung austritt.
Winkeldrehgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Winkeldrehgelenk (1) im Einsatzbereich als Deckendrehkreisel eine Umdrehungszahl von etwa 60 U/min. und einen Druck von etwa 250 bar aufweist.
Winkeldrehgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Winkeldrehgelenk (1) für den Einsatz als Schlauchaufroller ausgebildet ist, wobei das Winkeldrehgelenk (1) beim Übergang vom Schlauch zur Achse der Schlauchtrommel ansetzt.
Winkeldrehgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Winkeldrehgelenk (1) für den Einsatz an einem sprühenden Dreharm für die Unterbodenwäsche in automatischen Autowaschanlagen ausgebildet ist.
Winkeldrehgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Winkeldrehgelenk (1) für den Einsatz eines um ein Auto herumwandernder Sprüharm ausgebildet ist, welcher in sich drehbar ist und gegen eine Karosserieoberfläche gerichtete Sprühdüsen aufweist.