DE102006011620B3 - Gleitringdichtung - Google Patents

Abstract

Einrichtung zur Abdichtung von mit höheren Drehzahlen umlaufenden Bauteilen, insbesondere von Baumaschinenachsen, beinhaltend eine aus Gleit- und Gegenring gebildete Gleitringdichtung, insbesondere Laufwerkdichtung, wobei Gleit- und Gegenring eine einem rotierenden Bauteil zugewandte Gleitfläche aufweisen, einer der Ringe im Einbauzustand einerseits innerhalb einer Ringaufnahme und andererseits im Bereich des rotierenden Bauteils drehfest vorgesehen und der andere Ring in abgedichteter Form gegenüber einem umgebenden stationären Bauelement angeordnet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Abdichtung von mit höheren Drehzahlen umlaufenden Bauteilen beinhaltend eine aus Gleit- und Gegenring gebildete Gleitringdichtung.
• Insbesondere Ritzelwellen am Differentialeingang, vornehmlich von Baumaschinenachsen, werden derzeit mit Radialwellendichtringen zuzüglich diverser Schmutzabweiser abgedichtet. Obgleich der auf diese spezielle Dichtstelle einwirkende Schmutz eine verschleißfeste Gleitringdichtung erfordern würde, ist ein solches Dichtelement bislang nicht einsetzbar, weil die hohen Drehzahlen die spezifischen Leistungspotenziale der zur Verfügung stehenden, insbesondere durch Laufwerkdichtungen gebildeten Gleitringdichtungen, überschreiten. Zudem würde infolge der gegebenen hohen Zentrifugalkräfte, wenn auch geringe, jedoch messbare Ölmengen aus dem Dichtspalt radial nach außen geschleudert und somit als Leckage sichtbar werden.
• Der DE 10 2004 036 974 B3 ist eine Gleitringdichtung, insbesondere eine Laufwerkdichtung, zu entnehmen, beinhaltend einen Gegen- und einen Gleitring mit je einer Spannfläche zur Aufnahme eines elastischen Federkörpers, ein dem Gegen- und Gleitring zugeordnetes Gehäuse mit einer Gegenspannfläche für den Federkörper, wobei die Gehäuse ineinander liegend zu einer Einbaueinheit verbunden sind und im Bereich des Gegen- und des Gleitrings eine Verdrehsicherung vorgesehen ist.
• In der DE 103 52 675 A1 wird eine Gleitringdichtung, insbesondere Laufwerkdichtung, beschrieben, bestehend aus einem metallischen Gleit- und/oder Gegenring, der im Bereich seiner Lauffläche mit einer Verschleißschutzschicht versehen ist.
• Aus der US 5195755 A oder US 2002/0047240 A1 sind gattungsgemäße Gleitringdichtungen zu entnehmen. Bei derartigen Konstruktionen erfolgt die Ölabdichtung radial am Innenspalt der Gleitringdichtung. Im Betrieb der Gleitringdichtung wird das abzudichtende Öl radial in den Dichtspalt der Gleitringe gedrückt. Für schnelldrehende Bauteile sind derartige Dichtungen nicht geeignet, da das Schiermittel durch die Zentrifugalkraft durch Dichtspalt gedrückt wird.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleitringdichtung, insbesondere eine Laufwerkdichtung, dergestalt weiterzubilden, dass sie auch für spezielle Anwendungen, die höhere Umfangsgeschwindigkeiten bedingen, wirksam eingesetzt werden kann.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruch 1.
• Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
• Die konkrete Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung, insbesondere Laufwerkdichtung, bietet somit die Möglichkeit, als alternatives Dichtelement zu einem verschleißanfälligen Radialwellendichtring zum Einsatz zu gelangen. Insbesondere Baumaschinen sind Fahrzeuge, die im Betriebszustand ständig wechselnde Fahrzustände (Vorwärts- und Rückwärtsbetrieb) aufweisen, so dass die angesprochenen erfindungsgemäßen Verdrehsicherungen einerseits zwischen dem rotierenden Ring und der zugehörigen Ringaufnahme und andererseits zwischen dem rotierenden Ring und dem rotierenden Bauteil eine optimale Wirkung entfalten können.
• Die Gleitringdichtung wird dergestalt ausgeführt, dass die Ölversorgung des Dichtspaltes nicht wie üblich vom Innendurchmesser her erfolgt, sondern vielmehr vom Außendurchmesser her. Durch diese Maßnahme ist wirkungsvoll sichergestellt, dass keine Leckage radial von innen nach außen stattfinden kann. Somit wirken die auf den Ölfilm einwirkenden Zentrifugalkräfte entgegen der Leckagerichtung, wodurch es nicht mehr zum Ausschleudern des Schmierstoffes kommen kann.
• Da bei der erfindungsgemäßen Dichtungskonzeption der abzudichtende Schmutz vom Innendurchmesser her an die Dichtfläche gelangen kann, ist dafür Sorge zu tragen, dass der mit Schmutz beladene Raum nicht völlig zugesetzt wird, wodurch die Funktion der Gleitringdichtung gefährdet werden könnte. Um dem entgegen zu wirken wird das rotierende Bauteil, bzw. der stationäre Ring oder aber beide Bauteile stirnseitig mit einem radial nach außen wirkenden Förderelement (z. B. einen Fördergewinde) versehen.
• Je nach gewählter Toleranz kann der Bereich der Verdrehsicherung wie eine Schlagschere ausgebildet werden, wodurch eingedrungener Schmutz stetig zerkleinert und damit einfacher wieder nach außen gefördert werden kann.
• Die Gleitringdichtung ist als Baugruppe konzipiert. Dies bedeutet, dass das rotierende Bauteil vor der Montage, beispielsweise auf einer Ritzelwelle, mit der Dichteinheit versehen wird. Der stationäre Ring wird hierbei auf das rotierende Bauteil geschoben. Durch den umlaufenden Steg am Innendurchmesser des rotierenden Bauteils erfolgt die nötige Zentrierung für die spätere Montage in ein umgebendes, beispielsweise als Gehäusedeckel ausgebildetes, stationäres Bauelement. Auf der Rückseite des stationären Ringes befindet sich eine umlaufende Dichtwulst, vorzugsweise aus verschleißarmem elastomeren Werkstoff. Diese Wulst hat zum einem die Aufgabe, den stationären Ring beim Aufschieben der gesamten Baugruppe auf das als Ritzelwelle ausgebildete rotierende Bauteil axial zu unterstützen, so dass er in das Gehäuse eingedrückt werden kann. Zum anderen wird nach kurzer Gebrauchsdauer der Gleitringdichtung dieser Wulst einem spezifischen Verschleiß ausgesetzt, so dass der stationäre Ring keinen Kontakt mehr mit dem rotierenden Bauteil hat.
• Der stationäre Ring ist im Bereich seiner dem rotierenden Ring gegenüberliegenden außerhalb der Gleitfläche vorgesehenen Strinfläche mit mindestens einer Schmiermittelsammelnut versehen.
• Sofern für den jeweiligen Einsatzfall der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung das Thema Verschleiß der Gleitfläche zu berücksichtigen sein sollte, kann beispielsweise auf den Stand der Technik gemäß DE 103 52 675 zurückgegriffen oder andere Lösungswege zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit der Gleitfläche angedacht werden.
• Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben.
• Die einzige Figur zeigt als Prinzipskizze einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße als Laufwerkdichtung ausgebildete Gleitringdichtung. Dargestellt sind folgende Bauteile:
  ein rotierender Gleitring 1, ein als Runddichtring 2 ausgebildetes Federelement, ein stationärer Gegenring 3, ein statisches Dichtelement 4, ein Runddrahtsprengring 5 als Sicherungselement, eine Ringaufnahme 6, ein stationäres als Gehäusedeckel ausgebildetes Bauelement 7 sowie ein rotierender in diesem Beispiel als Antriebsflansch ausgebildetes Bauteil 8. Schließlich ist ein statischer Dichtkörper 9 vorgesehen, der sich zwischen dem Gegenring 3 und dem Bauelement 7 abstützt.
• Das rotierende Bauteil 8 ist im Bereich seines Innendurchmessers mit einem verzahnten Bereich 10 versehen, der im Einbauzustand mit einer nicht weiter dargestellten Ritzelwelle in Wirkverbindung gebracht wird.
• Das rotierende Bauteil 8 ist mit Schlitzen/Stegen 11 vorgebbarer Länge versehen, in welche im Einbauzustand entsprechend ausgebildete radiale Stege 12 des Gleitringes 1 eingreifen, dergestalt, dass zwischen dem Gleitring 1 und dem rotierenden Bauteil 8 eine erste Verdrehsicherung gebildet wird. Die Ringaufnahme 6 ist mit axial gerichteten Ansätzen 13 versehen, die in entsprechenden gleitringseitig vorgesehenen Nuten 14 eingreifen. Somit wird zwischen dem Gleitring 1 und der Ringaufnahme 6 eine zweite Verdrehsicherung gebildet. Das Federelement 2 erstreckt sich zwischen konisch verlaufenden Flächen 15, 16 einerseits des Gleitringes 1 und andererseits der Ringaufnahme 6. Der Bereich der jeweiligen Verdrehsicherung 11, 12, respektive 13, 14, kann auch durch anvulkanisierte Elemente gebildet werden, so dass bei wechselnden Drehrichtungen und ungünstigen Toleranzen das Geräuschverhalten gering bleibt. Eventuell von außen eingedrungener Schmutz kann hier zerkleinert werden, so dass ein Transport nach außen einfacher vonstatten geht. Um dies zu gewährleisten, ist in diesem Beispiel die dem stationären Gegenring 3 zugewandte Stirnfläche 17 des rotierenden Bauteils 8 nach Art eines Fördergewindes ausgebildet. Der Gegenring 3 ist im Bereich seiner der Stirnfläche 17 zugewandten Stirnfläche 18 mit einem Absatz 19 versehen, der eine am Dichtkörper 9 angeformte Dichtwulst 20 aufnimmt.
• Die als Laufwerkdichtung ausgebildete Gleitringdichtung ist als Baugruppe konzipiert. Das heißt, dass das rotierende Bauteil 8 vor der Montage auf die nicht weiter dargestellte Ritzelwelle wie folgt bestückt wird:
  der stationäre Gegenring 3 wird auf das rotierende Bauteil 8 geschoben. Auf der Rückseite des Gegenringes 3 befindet sich die umlaufende Wulst 20, vorzugsweise aus verschleißarmem elastomeren Werkstoff. Diese Wulst 20 hat zum einen die Aufgabe den Gegenring 3 beim Aufschieben der gesamten Baugruppe auf die Ritzelwelle axial zu unterstützen, so dass er in das stationäre Bauelement 7 eingedrückt werden kann. Zum anderen wird nach kurzer Gebrauchsdauer der Einheit diese Wulst 20 einem spezifischen Verschleiß ausgesetzt. Nach entsprechendem Verschleiß der Wulst 20 verbleibt ein geringer Spalt zwischen den Stirnflächen 17 und 18, so dass die angesprochene Fördereinrichtung für eingedrungene Schmutzpartikel wirksam werden kann. Das Paket, bestehend aus Gleitring 1 und Federelement 2, wird vormontiert in die Ringaufnahme 6 aufgeschoben und damit eine Verdrehsicherung 13, 14 erzeugt. Danach erfolgt das Aufschieben des Bauteils 8 und die Verdrehsicherung 11, 12 wird herbeigeführt. Die Baueinheit 6, 1, 2 wird dann axial so weit verschoben, dass der Runddrahtsprengring 5 in seine Nut einschnappt. Die statische Abdichtung erfolgt über einen handelsüblichen Rundschnurring 4. Nach erfolgter Vormontage des rotierenden Bauteiles 8 auf der nicht dargestellten Ritzelwelle kann eine Verbindung mit dem stationären Bauelement 7 durch Eindrücken der vormontierten Einheit herbeigeführt werden. Die Ölversorgung des Dichtspaltes zwischen Gleitring 1 und Gegenring 3 erfolgt radial von außen, wobei der Gegenring 3 gleitringseitig mit einer Schmiermittelsammelnut 21 versehen ist. Damit der Verschleiß der Gleitflächen 22 auch bei höheren Drehzahlen gering bleibt, sind zumindest die Gleitflächen 22 in verschleißfester Ausführung vorgesehen. Hier bieten sich wärmeleitfähige Werkstoffe mit eventuell zusätzlicher Laserhärtung an. Der Fachmann wird in Abhängigkeit vom Einsatzfall geeignete Werkstoffe sowie deren Bearbeitung auswählen.

Claims (13)

1. Einrichtung zur Abdichtung von mit höheren Drehzahlen umlaufenden Bauteilen, beinhaltend eine aus Gleit- (1) und Gegenring (3) gebildete Gleitringdichtung, wobei Gleit- (1) und Gegenring (3) eine einem rotierenden Bauteil (8) zugewandte Gleitfläche (22) aufweisen, wobei der Gleitring (1) im Einbauzustand einerseits innerhalb einer Ringaufnahme (6) und andererseits im Bereich des rotierenden Bauteils (8) drehfest vorgesehen und der Gegenring (3) über einen Dichtkörper (9) gegenüber einem umgebenden stationären Bauelement (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (9) mit einem Dichtwulst (20) versehen ist, der als Axialanschlag des rotierende Bauteils (8) fungiert.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Ringaufnahme (6) und dem zugehörigen Gleitring (1) ein elastisches Federelement (2) vorgesehen ist, das sich an etwa konisch verlaufenden Flächen (15, 16) einerseits der Ringaufnahme (6) und andererseits des Gleitringes (1) abstützt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ringaufnahme (6) durch einen im Querschnitt etwa U-förmigen Körper gebildet ist, der mittels eines Sicherungselementes (5) relativ zum rotierenden Bauteil (8) fixiert ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verdrehsicherung zwischen dem Gleitring (1) und der Ringaufnahme (6) durch korrespondierende ineinander liegende Ansätze (13) und Nuten (14) gebildet ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringaufnahme (6) über in Richtung des Gleitringes (1) weisende Ansätze (13) verfügt, die ringseitig in entsprechenden Nuten (14) geführt sind.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verdrehsicherung zwischen Gleitring (1) und rotierendem Bauteil (8) durch korrespondierende ineinandergreifende Stege (12) und Schlitze (11) gebildet ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Gleitring (1) radial verlaufende Stege (12) vorgesehen sind, die in im rotierenden Bauteil (8) eingebrachten Schlitzen (11) geführt sind.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Ansätze/Nuten (13, 14) und/oder der Stege/Schlitze (11, 12) elastisch wirkende Materialien vorgesehen sind.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansätze/Nuten (13, 14), und/oder die Stege/Schlitze (11, 12), durch anvulkanisierte elastisch wirkende Elemente gebildet sind.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringaufnahme (6) mit definiertem radialen Spiel zum umgebenden stationären Bauelement (7) vorgesehen ist.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenring (3) außerhalb seiner Gleitfläche (22) einen abgesetzten Bereich (19) aufweist, in welchem der Dichtwulst (20) vorgesehen ist.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Bauteil (8) und/oder die gegenüberliegende Stirnfläche (18) des stationären Gegenringes (3) mit einem radial nach außen wirkenden Fördermittel für eingedrungene Schmutzpartikel versehen ist.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der stationäre Gegenring (3) radial außerhalb seiner Gleitfläche (22) eine dem rotierenden Gleitring (1) zugewandte umlaufende Sammeltasche (21) für Schmiermittel beinhaltet.