DE3636005A1 - Vorrichtung zum entfernen von schmutz von einer oberflaeche, insbesondere buerstendichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Entfernen von Schmutz und Verunreinigungen von einer Oberfläche.

Eine bekannte Vorrichtung dieser Art umfaßt eine Anzahl von Fasern, die fest an einem Ende gehalten sind und sich zu der Oberfläche hin erstrecken, von der der Schmutz und Verun­ reinigungen entfernt werden sollen und mit dieser mittels Kontaktflächen zusammenwirken, wobei die Fasern so einge­ richtet sind, daß sie den Schmutz und die Verunreinigungen entfernen, während sie translatorisch im Verhältnis zu der genannten Oberfläche bewegt werden. Eine Vorrichtung dieser Art kann als sogenannte Bürstendichtung verwendet werden, wobei die Vorrichtung in einem Raum zwischen zwei im Ver­ hältnis zueinander bewegten Oberflächen angeordnet wird, um Schmutz und Verunreinigungen am Eindringen in diesen Raum zu hindern und bereits eingedrungenen Schmutz daraus zu ent­ fernen. Eine Bürstendichtung dieser Art wird beispielsweise als integrierte, zusätzliche Dichtung in einer Wellen­ dichtungsanordnung benutzt, deren Primärdichtung von einem Radial- oder Axialdichtring aus elastomerem Material, bei­ spielsweise Gummi, gebildet wird, der eine an einer Gegen­ fläche gleitende Dichtlippe aufweist, die beispielsweise gegen Öl oder Fett abdichtet. Dadurch, daß Schmutz und Verunreini­ gungen daran gehindert werden, die Dichtlippe zu erreichen, ergibt die zusätzliche Dichtung einen verbesserten Gesamt­ dichtungseffekt der Dichtungsanordnungen, wie auch eine verlängerte Lebensdauer der Primärdichtung.

In einer Dichtungsvorrichtung des Bürstendichtungstyps ist es im allgemeinen wünschenswert, daß die Vorrichtung den Schmutz und die Verunreinigungen in einer Richtung quer zur Richtung der Relativbewegung zwischen den Fasern und der Oberfläche, von der der Schmutz und die Verunreinigungen entfernt werden sollen, bewegt. In Dichtungsanordnungen der beschriebenen Art, in denen die Bürstendichtung eine Zusatzdichtung bildet, ist es selbstverständlich erwünscht, den Schmutz und die Verun­ reinigungen seitlich weg von der Primärdichtung zu bewegen. In bekannten Dichtungsvorrichtungen der Art, die Fasern aufweist, die mit der Oberfläche, von der der Schmutz entfernt werden soll, zusammenwirken und im Verhältnis zu dieser bewegt sind, ist jedoch eine solche kontrollierte Verschiebung des Schmutzes und der Verunreinigungen nicht möglich.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in der Schaffung einer Vorrichtung der obengenannten Art, die die Fähigkeit hat, den Schmutz weg von der Vorrichtung in seitlicher Richtung im Verhältnis zu der Relativbewegung zwischen den Fasern und der Oberfläche, von der der Schmutz entfernt werden soll, zu bewegen.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Vorrichtung zum Entfernen von Schmutz und Verunreinigungen von einer Oberfläche Fasern umfaßt, die schräg zu der Richtung der Relativbewegung zwischen den Fasern und der Oberfläche, von der der Schmutz und die Verunreinigungen entfernt werden sollen, sich erstreckende Förderflächen aufweisen, die so eingerichtet sind, daß sie den Schmutz und die Verunreini­ gungen weg von der Oberfläche in einer Richtung quer zu der Richtung der genannten Relativbewegung bewegen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat jede Faser wenigstens zwei Förderflächen, die so eingerichtet sind, daß sie jeweils einer Richtung von ent­ gegengesetzten Richtungen der Relativbewegung zwischen den Fasern und der Oberfläche wirksam sind. In dieser Ausführungs­ form sind die Fasern vorzugsweise so eingerichtet, daß sie zwischen zwei unterschiedlichen Stellungen bewegt werden, wenn die Richtung der Relativbewegung zwischen den Fasern und der Oberfläche umgekehrt wird, so daß unterschiedliche Förder­ flächen in unterschiedlichen Stellungen der Fasern wirksam sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung verschieben die Fasern den Schmutz und die Verunreinigungen weg von der Oberfläche in derselben Förder­ richtung, unabhängig davon, ob die Relativbewegung zwischen den Fasern und der Oberfläche in der einen oder der anderen der zwei entgegengesetzten Richtungen stattfindet. In einer Axialdichtungsanordnung, in der die erfindungsgemäße Vor­ richtung eine Zusatzdichtung bildet, führt dies zu dem Effekt, daß die Zusatzdichtung den Schmutz stets von der Primär­ dichtung weg bewegt, unabhängig von der Drehrichtung des Schafts im Verhältnis zu der sie umgebenden Konstruktion.

Damit die Fasern unterschiedliche Stellungen annehmen, in denen die unterschiedlichen Förderflächen wirksam sind, können die Fasern so gestaltet sein, daß die Kontaktflächen der Fasern, die die Oberfläche, von der der Schmutz und die Ver­ unreinigungen entfernt werden sollen, von länglicher Form sind, wobei die beiden Förderflächen der Fasern gebildet werden von den Seiten der den Kontaktflächen benachbarten Teilen der Fasern. Ferner sind die Fasern so gestaltet, daß sie an einem Ende der Kontaktfläche einen größeren Widerstand dagegen bieten, von der Oberfläche verschoben zu werden, wenn diese im Verhältnis zu den Fasern bewegt wird, als an dem anderen Ende der Kontaktfläche. Die Fasern sind in solcher Weise fest gehalten, daß sie bestrebt sind, eine Stellung ein­ zunehmen, in der die Längsachse der Kontaktflächen der Fasern sich im wesentlichen lotrecht zu der Richtung der Relativ­ bewegung zwischen den Fasern und der Oberfläche erstreckt, von der der Schmutz entfernt werden soll. Wenn die Fasern in dieser Weise gestaltet sind, nehmen die der Kontaktfläche benachbarten Teile der Fasern zwei unterschiedliche Stellungen ein, in denen unterschiedliche Förderflächen wirksam sind, abhängig von der Richtung der Relativbewegung zwischen den Fasern und der Oberfläche.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Fig. 1 ist ein Axialschnitt eines Teils einer Wellen­ dichtungsanordnung, in der die erfindungsgemäße Vorrichtung als Zusatzdichtung enthalten ist.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung in vergrößertem Maßstab Fig. 3a, 3b und 3c sind Schnitte gemäß Linie III-III der Fig. 2 und zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung in unterschiedlichen Wirkungsstellungen.

Fig. 4 ist eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung, die eine andere Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung zeigt

Fig. 5a, 5b und 5c sind Schnitte längs Linie V-V der Fig. 4 und zeigen die erfindungsgemäße Vorrichtung unter unterschiedlichen Wirkungsbedingungen.

In Fig. 1 ist eine drehbare Welle 2 gezeigt, die sich durch eine Öffnung in einer Wand 4 erstreckt. Um die an unterschied­ lichen Seiten der Wand 4 befindlichen Räume 6 und 8 gegenein­ ander abzudichten, ist in dem Spaltraum zwischen der äußeren Oberfläche der Welle 2 und der die Öffnung in der Wand 4 begrenzenden Oberfläche eine axiale Dichtungsanordnung des Radialtyps angeodnet. Die axiale Dichtungsanordnung umfaßt eine Primärdichtung in der Form eines radialen Dichtrings 5 und eine Bürstendichtung 12, die eine erfindungsgemäße Vor­ richtung bildet. Der Radialdichtring 5 besteht aus Gummi und hat einen Halteteil 14, mittels dessen der Radialdichtring 10 mit der Wand 4 verbunden ist. Der Halteteil 14 ist mit einem Verstärkungsring 16 aus Metall ausgerüstet. Der Radialdicht­ ring 10 hat einen Dichtteil 18, der eine Dichtlippe 20 umfaßt, die radial gegen die zylindrische Außenfläche der Welle 2 mittels einer Feder 22 gedrückt wird.

Die von einer Bürstendichtung 12 gebildete erfindungsgemäße Vorrichtung hat die Aufgabe, Schmutz und Verunreinigungen, die sich im Raum 8 befinden, am Erreichen der Dichtlippe 20 zu hindern. Dadurch werden eine verbesserte Dichtwirkung der Dichtungsanordnung und auch eine längere Lebensdauer des Dichtrings 10 erreicht, weil schleifende Partikel daran gehindert werden, die Dichtlippe 20 zu verschleißen. Er­ findungsgemäß ist die Bürstendichtung 12 so geformt, daß Schmutzpartikeln unabhängig von der Drehrichtung der Welle 2 weg von der Dichtungsanordnung bewegt werden. Dies wird durch eine besondere Gestalt der Fasern 24, der Bürstendichtung 12 gemäß der Erfindung erreicht. Die Gestalt der Fasern von zwei unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung erscheint in den Fig. 2 und 3 bzw. 4 und 5. Ein Ende der Fasern ist fest von einer Oberfläche 26 des Dichtrings 10 gehalten. An ihrem der Oberfläche 26 entgegengesetzten Ende wirken die Fasern 24 mit der zylindrischen Außenfläche der Welle 2 zusammen. Wenn die Welle rotiert, befinden sich daher die Fasern mittels ihrer Kontaktflächen in Gleitkontakt mit der zylindrischen Außenfläche der Welle, um den Schmutz von der Wellenoberfläche zu entfernen.

Gemäß Fig. 2 sind die Fasern 24 fest von dem Dichtring 10 an der Oberfläche 26 mit ihren oberen Enden gehalten, während die Fasern sich von der Oberfläche 26 im wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche 2 a erstrecken, die die Außenfläche der Welle 2 darstellt. Die Fasern 24 a wirken mit der Oberfläche 2 a mittels ihrer Kontaktflächen 28 an ihren freien Enden zusammen.

Fig. 3a zeigt die Querschnittsgestalt der Fasern 24 a, wobei diese Querschnittsgestalt der Form der Kontaktflächen 28 ent­ spricht. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Fig. 2 und 3 haben die Fasern im wesentlichen tropfenförmige Querschnitts­ gestalt und Kontaktflächen 28. Die Fasern 24 a sind an der Fläche 26 befestigt und von dieser so gehalten, daß die Längs­ und Symmetrieachse 30 der Fasern in ihrem Ruhezustand sich im wesentlichen quer zu der vorgesehenen Richtung 31 der Relativ­ bewegung zwischen der Oberfläche 2 a und den Fasern 24 a erstreckt. Benachbart zu den Kontaktflächen 24 bilden die Fasern schräge Förderflächen 32, deren Aufgabe darin besteht, Schmutz und Verunreinigungen von der Oberflächen 2 a zu entfernen, wenn die Oberfläche 2 a und die Fasern im Verhältnis zueinander bewegt werden.

Wenn die Oberfläche 2 a sich in der durch Pfeil 34 in Fig. 3b bezeichneten Richtung bewegt, werden die Fasern an ihren Kontaktflächen 28 die in Fig. 3b gezeigte Stellung einnehmen, in der die Förderfläche 32, die von den Schmutzpartikeln auf der Oberfläche 2 a beaufschlagt wird, eine winkelige Stellung einnimmt, die dafür sorgt, daß die Schmutzpartikeln auf der Oberfläche 2 a weg von der Oberfläche 2 a in der durch den Pfeil 36 gezeigten Richtung verschoben werden, d.h., in einer Rich­ tung weg von dem Radialdichtring 10. Die gezeichnete Stellung der Kontaktfläche 28 wird durch die Tatsache herbeigeführt, daß die Fasern 2 a einen größeren Verformungswiderstand an dem Ende 38 der Kontaktfläche 28 als an deren Ende 40 bieten. Dieser Unterschied wird verständlicherweise dadurch hervorge­ rufen, daß der Faserquerschnitt an dem Ende 38 breiter als an dem Ende 40 ist.

Wie aus Fig. 3c hervorgeht, werden die Fasern 24 a dann, wenn die Oberfläche 2 a in der durch Pfeil 42 angegebenen Richtung bewegt wird, eine Stellung einnehmen, die gegenüber der in Fig. 3b gezeigten Stellung im Gegenuhrzeigersinn verdreht ist. In dieser ist die Förderfläche 32 auf der gegenüberliegenden Seite der Fasern wirksam, um Schmutz auf der Oberfläche 2 a zu verschieben. Infolge der Veränderung der Winkelrichtung der Fasern wird dieselbe Förderrichtung für den Schmutz erreicht, d.h., weg von dem Radialdichtring 10, obwohl die Bewegungs­ richtung der Oberfläche 2 a umgekehrt wurde.

In den Fig. 5a, 5b und 5c gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung haben die Fasern 24 b eine Länge, die größer ist als der Abstand zwischen der Oberfläche 26 und der Oberfläche 2 a. Daher nehmen die Fasern 24 b eine Stellung ein, in der die Fasern an ihren freien Enden einen abgebogenen Teil 44 aufweisen. Daher bildet die äußere Fläche des abge­ bogenen Teils der Fasern die mit der Oberfläche 2 b in Be­ rührung stehende Oberfläche 28 b der Faser. Daher bilden die Seiten des abgebogenen Teils 44 die Förderflächen 46 der Faser. Man bemerkt, daß der abgebogene Teil einen geringeren Widerstand gegen Verformung an seinem freien Ende 48 bietet als an dem entgegengesetzten Ende 42 des abgebogenen Teils 44, wenn die Oberfläche 2 a in der Richtung des Doppelpfeils 50 bewegt wird. Daher werden sich die Fasern 24 b ebenso wie die Fasern 24 a verhalten, wenn die Oberfläche 2 b in entgegenge­ setzten Richtungen bewegt wird, und Schmutz von der Oberfläche 2 b in der durch Pfeil 54 angegebenen Richtung befördern, unabhängig von der Drehrichtung der Oberfläche 2 b. In der Ausführungsform gemäß Fig. 5a, 5b und 5c ist die Querschnitts­ gestalt der Fasern dreieckig, wodurch erreicht wird, daß der abgebogene Teil 44 eine flache Kontaktfläche 28 b an der Ober­ fläche 2 b bildet. Es ist selbstverständlich möglich, die Quer­ schnittsgestalt der Fasern in gewünschter Weise derart zu gestalten, daß sie die gewünschte Funktion erfüllen. Bei­ spielsweise ist es möglich, die Kontaktfläche 28 b mit Nuten oder dergleichen zur Bildung einer Anzahl von Schabekanten an den Kontaktflächen auszustatten.

Die Erfindung kann im Rahmen der Ansprüche modifi­ ziert werden. Beispielsweise kann die Erfindung in vielen anderen Anwendungen als in Dichtungsanordnungen genutzt werden. Es ist auch möglich, weitere abgeänderte Ausführungs­ formen der Fasern vorzusehen, wobei der Fördereffekt, der den Grundgedanken der Erfindung ausmacht, erhalten bleibt.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Entfernen von Schmutz und Verunreinigungen von einer Oberfläche, die eine Anzahl von fest an einem Ende gehaltenen Fasern (24) umfaßt, die sich zu einer Fläche erstrecken, von der der Schmutz und die Verun­ reinigungen entfernt werden sollen, und mit dieser mittels Kontaktflächen (28) zusammenwirken, wobei die Fasern so eingerichtet sind, daß sie den Schmutz und die Verun­ reinigungen entfernen, während sie translatorisch im Verhältnis zu der genannten Oberfläche bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (24) schräg im Verhältnis zu der Relativbewegung zwischen den Fasern und der Oberfläche sich erstreckende Förderflächen (32; 46) bilden, die so eingerichtet sind, daß sie den Schmutz und die Verunreinigungen weg von dieser Oberfläche in einer Richtung (36; 54) verschieben, die sich quer zu der Richtung der Relativbewegung (34, 42) zwischen den Fasern und der Oberfläche erstreckt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (24) jeweils wenigstens zwei Förderflächen (32; 46) aufweisen, die so eingerichtet sind, daß sie während entgegengesetzter Richtungen (34; 42) der Relativbewegungen zwischen den Faser (24) und der Oberfläche (2) wirksam sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern so eingerichtet sind, daß sie zwischen zwei verschiedenen Stellungen bewegbar sind, in denen unter­ schiedliche Förderflächen (32; 46) wirksam sind, wenn die Richtung (34; 42) der Relativbewegung zwischen den Fasern (24) und der Oberfläche (2) umgekehrt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der genannten Oberfläche zusammenwirkende Kontaktfläche der Fasern von länglicher Form ist, wobei die beiden Förderflächen (32; 46) der Fasern an den Seiten der Kontaktfläche (28) benachbarten Teile der Fasern gebildet sind, daß die Fasern derart gehalten sind, daß sie bestrebt sind, eine solche Stellung einzunehmen, in der die Achse (30) der Kontaktfläche der Fasern sich im wesentlichen rechtwinkelig zu der Richtung der Relativbewegung (34; 42) zwischen den Fasern und der Oberfläche erstreckt, und daß die Fasern am einen Ende (38; 52) der Kontaktfläche einen größeren Widerstand gegen ihre Verschiebung (aus dieser Stellung) als am anderen Ende (40; 48) derselben leisten, so daß die der Kontaktfläche benachbarten Bereiche der Fasern zwei unterschiedliche Stellungen abhängig von der Richtung der Relativbewegung zwischen den Fasern und der Oberfläche einnehmen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Fasern (24) sich im wesentlichen senkrecht zu der genannten Oberfläche erstrecken und die Kontaktfläche an der genannten Endfläche bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Fasern sich von dem genannten einen Ende (38) zu dem genannten anderen Ende (40) der Kontaktfläche (28) hin verjüngt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (24) keil- oder tropfenförmigen Querschnitt aufweisen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, in welcher die Fasern (24 b) sich im gebogenem Zustand zu der genannten Oberfläche hin erstrecken und die Kontaktfläche (28 b) an deren Hüllfläche bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern fest an ihrem Ende (52) gehalten sind, das den größten Widerstand gegen die Verschiebung der Kontaktfläche bietet, während das andere Ende (48) am freien Ende der Fasern gelegen ist.