DE102013212994A1

DE102013212994A1 - Dichtungsanordnung

Info

Publication number: DE102013212994A1
Application number: DE201310212994
Authority: DE
Inventors: Defeng Lang; Frank de Wit; Hans-Joachim vom Stein
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2013-07-03
Filing date: 2013-07-03
Publication date: 2015-01-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung (1), umfassend einen Trägerring (2), an dem ein Dichtungskörper (3) mit mindestens einer Dichtlippe (4) angeordnet ist, wobei die Dichtlippe (4) reibend anläuft, um einen ersten Raum (I) von einem zweiten Raum (II) eines Bauteils (5) abzudichten. Um eine verbesserte Überwachung der Dichtungsanordnung zu ermöglichen, sieht die Erfindung vor, dass das Bauteil (5) einen Anlaufring (6) für die Dichtlippe (4) trägt, wobei der Anlaufring (6) einen Temperatursensor (7) bildet oder umfasst, der mit einer Erfassungseinheit (8) in elektrischer Verbindung (9) steht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung, umfassend einen Trägerring, an dem ein Dichtungskörper mit mindestens einer Dichtlippe angeordnet ist, wobei die Dichtlippe reibend anläuft, um einen ersten Raum von einem zweiten Raum eines Bauteils abzudichten.
Dichtungsanordnungen dieser Art sind als Radialwellendichtungen im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Eine Dichtlippe läuft direkt oder indirekt an einer Welle an, um zwei Räume (z. B. eine Luftseite und eine Ölseite) gegeneinander abzudichten. Gelegentlich werden Dichtungsanordnungen dieser Art im Betrieb überwacht, um die Betriebsparameter zu erfassen, unter denen die Dichtung arbeiten muss. Eine wesentliche Kenngröße ist hierbei die Temperatur der Dichtung. Relevant ist der unmittelbare Reibungsbereich zwischen der Dichtlippe und dem abzudichtenden Bauteil. Allerdings ist diese Temperatur nur schwer zu erfassen, was sich aufgrund des filigranen, dünnen und elastischen Bereichs der Dichtlippe im Kontaktbereich mit der abzudichtenden Welle ergibt.
Die Erfassung der möglichst korrekten Temperatur im Kontaktbereich der Dichtlippe mit dem abzudichtenden Teil ist deshalb von besonderer Bedeutung, weil es sich hierbei um eine entscheidende Betriebsgröße handelt, die über die Belastung und Haltbarkeit der Dichtungsanordnung Auskunft gibt. Des Weiteren ist diese Kenngröße von Bedeutung im Zusammenhang mit einer Abwehr von ungerechtfertigten Gewährleistungsansprüchen, dann nämlich, wenn aufgrund äußerer Umstände unzulässig hohe Temperaturen im Dichtungsbereich vorherrschen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsanordnung der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass es möglich ist, die Temperatur im Reibkontakt zwischen Dichtlippe und abzudichtendem Bauteil möglichst genau zu erfassen.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil, insbesondere die Welle, einen Anlaufring für die Dichtlippe trägt, wobei der Anlaufring einen Temperatursensor bildet oder umfasst, der mit einer Erfassungseinheit in elektrischer Verbindung steht.
Die Dichtlippe läuft bevorzugt radial an dem Anlaufring an; das Bauteil, an dem die Dichtlippe anläuft, ist dann zumeist eine Welle.
Der Anlaufring weist bevorzugt einen hülsenförmigen Abschnitt aus Metall auf (vorzugsweise aus einem Metall mit guter Wärmleitfähigkeit), wobei der Temperatursensor zwischen dem hülsenförmigen Abschnitt und dem Bauteil angeordnet ist.
An den Anlaufring kann ein Hülsenabschnitt angrenzen, der die Erfassungseinheit trägt. Der Anlaufring und der Hülsenabschnitt sind dabei bevorzugt als einstückiges Bauteil ausgeführt. Der Hülsenabschnitt kann gegenüber dem Bauteil (Welle) statisch abgedichtet sein, insbesondere mittels eines O-Rings. Die Erfassungseinheit ist bevorzugt in einem sich radial erstreckenden Abschnitt des Hülsenabschnitts angeordnet. An dem sich radial erstreckenden Abschnitt des Hülsenabschnitts kann ein Anschlagselement angeordnet sein, das einen axialen Anschlag für den Dichtungskörper bildet.
Die Erfassungseinheit ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zur drahtlosen Übermittlung von Messdaten ausgebildet.
Mit der vorgeschlagenen Lösung wird es möglich, die effektive Temperatur an der Kontaktstelle zwischen Dichtlippe und abzudichtendem Teil sehr präzise zu erfassen und so genaue Rückschlüsse auf das Betriebsverhalten und die Belastung der Dichtungsanordnung zu ziehen. Damit kann auch gut auf den Abnutzungszustand der Dichtungsanordnung geschlossen werden. Eine wesentlich höhere Präzision der Erfassung der Temperatur wird erfindungsgemäß dadurch ermöglicht, dass die Temperaturmessung in räumlicher Nähe und mit geringem Abstand vom Reibkontakt zwischen Dichtlippe und Welle erfolgen kann. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn der Anlaufring aus einem Material besteht, der thermisch gut leitfähig ist.
Mit der vorgeschlagenen Lösung kann eine verbesserte Überwachung der Dichtungsanordnung erfolgen; es können Rückschlüsse auf das Betriebsverhalten der Dichtung gezogen werden, die es erlauben, eine verbesserte Auslegung vorzunehmen und so zu einer Dichtungsanordnung mit höherer Lebensdauer zu gelangen.
Ferner können die Service-Intervalle in besserer Weise geplant und vorgegeben werden, so dass auch insofern die Lebensdauer der Anordnung erhöht und die Instandhaltungskosten reduziert werden.
Der Erfindungsvorschlag kommt insbesondere dann sehr vorteilhaft zum Einsatz, wenn die Dichtungsanordnung in einem industriellen Umfeld eingesetzt wird, in dem die Umgebungsbedingungen nicht oder nur unzureichend bekannt sind. Gleichermaßen kann relativ gut ermittelt werden, ob die vorgesehenen Betriebsbedingungen bzw. Umgebungsbedingungen, die für die Dichtungsanordnung vorgesehen sind, eingehalten werden. Somit kann überwacht werden, ob die Dichtungsanordnung unter Betriebsbedingungen arbeiten muss, die einen frühzeitigen Ausfall erwarten lassen.
Der Temperatursensor kann als sehr dünne Sicht ausgebildet sein, so dass er die Basisgeometrie der Dichtungsanordnung nicht wesentlich beeinflusst.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 im Radialschnitt eine Radialwellen-Dichtungsanordnung, mit der eine Welle zwischen einem ersten Raum und einem zweiten Raum abgedichtet wird, und
2 eine schematische Ansicht in axialer Richtung der Radialwellen-Dichtungsanordnung.
In 1 ist eine Radialwellen-Dichtungsanordnung 1 zu sehen, die einen Trägerring 2 aufweist, an dem ein Dichtungskörper 3 mit einer Dichtlippe 4 angeordnet ist. Die Dichtlippe 4 liegt reibend (indirekt) an einer Welle 5 an, so dass ein erster Raum I von einem zweiten Raum II abgetrennt wird; die beiden Räume I, II werden demgemäß durch die Dichtungsanordnung 1 gegeneinander abgedichtet.
Die Welle 5 trägt einen Anlaufring 6, an dem die Dichtlippe 4 reibend anliegt, um die Dichtwirkung herzustellen.
Wesentlich ist, dass der Anlaufring 6 einen Temperatursensor 7 umfasst, der mit einer Erfassungseinheit 8 in elektrischer Verbindung steht. Die elektrische Verbindung 9 wird vorliegend durch Kabel hergestellt.
Der Anlaufring 6 und der Temperatursensor 7 sind hier als konzentrisch angeordnete Hülsenelemente mit jeweils hohlzylindrischer Form ausgebildet.
Es kann auch vorgesehen werden, dass ein dreischichtiger Hülsenverbund realisiert wird; in diesem Falle ist der Anlaufring 6 radial außenliegend angeordnet, wobei ein konzentrisch angeordnetes Hülsenelement an der Welle 5 anliegt; dazwischen ist dann der hülsenförmige Temperatursensor 7 angeordnet.
Als Temperatursensor können letztlich beliebige Sensorelemente zum Einsatz kommen, wobei die Temperatur elektrisch erfassbar ist. Bei einem Heißleiter verringert sich der elektrische Widerstand bei Temperaturerhöhung, er besteht aus Keramik oder aus Silizium. Bei einem Kaltleiter erhöht sich der Widerstand bei einer Temperaturerhöhung. Widerstandsthermometer aus Platin haben einen nahezu temperaturlinearen Widerstandsverlauf und können in einem breiten Temperaturbereich eingesetzt werden. Silizium-Sensoren werden bevorzugt im Temperaturbereich zwischen ca. –50 °C und +150 °C eingesetzt. Keramik-Kaltleiter weisen bei einer materialspezifischen Temperatur einen starken Widerstandsanstieg auf.
Eine vorteilhafte Konstruktion der Anordnung geht aus 1 hervor. Hiernach grenzt an den Anlaufring 6 ein Hülsenabschnitt 10 an, der einen in Richtung der Achse a verlaufenden Hülsenteil 14 und einen sich hieran anschließenden sich radial erstreckenden Abschnitt 12 aufweist. Das Hülsenteil 14 ist mittels einer statischen Dichtung 11 zur Welle 5 hin abgedichtet. Im sich radial erstreckenden Abschnitt 12 des Hülsenabschnitts 10 ist die Erfassungseinheit 8 angeordnet, die auch geteilt ausgeführt sein kann (s. hierzu 2).
Ein Anschlagselement 13, das ebenfalls an dem sich radial erstreckenden Abschnitt 12 angeordnet ist, bietet einen axialen Anschlag für den Dichtungskörper 3, so dass Beschädigungen der Erfassungseinheit 8 verhindert werden.
In der Erfassungseinheit 8 mit entsprechenden elektronischen Komponenten kann gegebenenfalls auch eine Energiequelle untergebracht sein, um das Messsystem mit Energie versorgen zu können.
Bezugszeichenliste

1: Radialwellen-Dichtungsanordnung
2: Trägerring
3: Dichtungskörper
4: Dichtlippe
5: Bauteil (Welle)
6: Anlaufring
7: Temperatursensor
8: Erfassungseinheit
9: elektrische Verbindung
10: Hülsenabschnitt
11: statische Dichtung (O-Ring)
12: sich radial erstreckender Abschnitt des Hülsenabschnitts
13: Anschlagselement
14: Hülsenteil
I: erster Raum
II: zweiter Raum
a: Achse

Claims

Dichtungsanordnung (1), umfassend einen Trägerring (2), an dem ein Dichtungskörper (3) mit mindestens einer Dichtlippe (4) angeordnet ist, wobei die Dichtlippe (4) reibend anläuft, um einen ersten Raum (I) von einem zweiten Raum (II) eines Bauteils (5) abzudichten, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (5) einen Anlaufring (6) für die Dichtlippe (4) trägt, wobei der Anlaufring (6) einen Temperatursensor (7) bildet oder umfasst, der mit einer Erfassungseinheit (8) in elektrischer Verbindung (9) steht.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe (4) radial an dem Anlaufring (6) anläuft.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (5) eine Welle ist.
Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlaufring (6) einen hülsenförmigen Abschnitt aus Metall aufweist, wobei der Temperatursensor (7) zwischen dem hülsenförmigen Abschnitt und dem Bauteil (5) angeordnet ist.
Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an den Anlaufring (6) ein Hülsenabschnitt (10) angrenzt, der die Erfassungseinheit (8) trägt.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlaufring (6) und der Hülsenabschnitt (10) als einstückiges Bauteil ausgeführt sind.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hülsenabschnitt (10) gegenüber dem Bauteil (5) statisch abgedichtet ist, insbesondere mittels eines O-Rings (11).
Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit (8) in einem sich radial erstreckenden Abschnitt (12) des Hülsenabschnitts (10) angeordnet ist.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an dem sich radial erstreckenden Abschnitt (12) des Hülsenabschnitts (10) ein Anschlagselement (13) angeordnet ist, das einen axialen Anschlag für den Dichtungskörper (3) bildet.
Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit (8) zur drahtlosen Übermittlung von Messdaten ausgebildet ist.