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