DE102006023251B4

DE102006023251B4 - Dichtanordnung

Info

Publication number: DE102006023251B4
Application number: DE102006023251.8A
Authority: DE
Inventors: Prof. Dr.-Ing. Kuhn Peter; Frank Obrist; Stefan Kröss
Original assignee: Obrist Engineering GmbH; ixetic Bad Homburg GmbH; VR Dichtungen GmbH; Halla Visteon Climate Control Corp
Current assignee: Obrist Engineering GmbH; VR Dichtungen GmbH; Magna Powertrain Bad Homburg GmbH; Hanon Systems Corp
Priority date: 2006-05-18
Filing date: 2006-05-18
Publication date: 2015-12-17
Anticipated expiration: 2026-05-19
Also published as: DE102006023251A1

Abstract

Dichtanordnung am Getrieberaum eines Kolbenkompressors, mit einem am Umfang der Maschinenwelle (2) und an einem Haltering (6) anliegenden, eine Dichtlippe (4) bildenden Dichtring (5), gekennzeichnet durch eine zur Dichtlippe (4) benachbarte Ausdrehung (20) in der Maschinenwelle (2), die in Richtung zu der Dichtlippe (4) eine sich im Durchmesser vergrößernde Konusfläche (21) bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtanordnung am Getrieberaum eines Kolbenkompressors, mit einem am Umfang der Maschinenwelle und einem Stütz- und Haltering anliegenden, eine Dichtlippe bildenden Dichtring.
Ein für eine erfindungsgemäße Anordnung geeigneter und für die Abdichtung am Hochdruckkompressor einer CO₂-Klimaanlage vorgeschlagener Dichtring ist bekannt durch die WO 02/042 666 A1 . Unter dem Einfluss der bei hoher Umdrehungsgeschwindigkeiten der Maschinenwelle an der Dichtlippe auftretenden Reibungswärme und gleichzeitig hoher Druckbelastung ist die Lebensdauer einer ausreichend abdichtenden Dichtlippe jedoch begrenzt, so dass z. B. eine durch den Kompressor betriebene Klimaanlage durch Verlust von Arbeitsmedium ihre Leistung verliert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtanordnung der genannten Art zu finden, die gegenüber bekannten ihrer Art sowohl eine verbesserte Abdichtung als auch erhöhte Lebensdauer aufweist.
Die Lösung der genannten Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine zu der Dichtlippe benachbarte Ausdrehung in der Maschinenwelle, die in Richtung zu der Dichtlippe einen im Durchmesser zunehmenden Konus bildet. Eine solche Ausdrehung bewirkt, dass an der Maschinenwelle anhaftendes bzw. durch Oberflächenreibung von ihr mitbewegtes, Öl enthaltendes Medium in Richtung der nach außen auslaufenden Konusfläche und folglich zu der benachbarten Dichtlippe gefördert wird, so dass diese gekühlt wird und am Dichtspalt eine Schmierung erfolgt. Vorzugsweise ist eine solche Dichtanordnung mit einem Ölfänger kombiniert, der dazu dient, im Bereich der Dichtanordnung vorhandenes oder aus dem Getrieberaum in ihn hinein gelangtes Schmieröl in ihm zurückzuhalten.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Patentansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigt:
1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Dichtanordnung,
2 eine Seitenansicht eines Ölfängers der Dichtanordnung nach 1 und
3 einen Axialschnitt des Ölfängers nach 2.
Die Dichtanordnung 1 des dargestellten Ausführungsbeispieles der Erfindung besteht aus der abzudichten Maschinenwelle 2, z. B. eines für eine CO₂-Klimaanlage vorgesehenen Hubkolbenkompressors, einem die Qualität der Abdichtung beeinflussenden Präzisionslager 3, einem eine Dichtlippe 4 aufweisenden Dichtring 5, einem Haltering 6 für den Dichtring, einem Ölfänger 7 und einer diese Maschinenelemente 2 bis 7 umschließenden Gehäusebohrung 8.
Der Dichtring 5 hat einen hakenförmigen, einen Membranbereich 9 bildenden Querschnitt und endet wellenseitig in der Dichtlippe 4, während sein äußerer Umfangsbereich 10 in eine äußere Nut 11 des Halteringes 6 eingreift. Dabei hat die Dichtlippe 4 einen in Richtung zum abzudichtenden Getrieberaum 12 geneigten Verlauf und liegt mit ihrer dem Getrieberaum 12 abgekehrten Endkante 13 an einem zylindrisch verlaufenden Oberflächenbereich der Maschinenwelle 2 an. Folglich ergibt sich zwischen der geneigten Endfläche 14 der Dichtlippe 4 und diesem Oberflächenbereich der Maschinenwelle 2 ein in Richtung zum Getrieberaum 12 offener Keilspalt 15.
Die geneigt verlaufende Dichtlippe 4 stützt sich an einer ebenfalls in Richtung zum abzudichtenden Getrieberaum 12 geneigt verlaufenden Stützfläche 16 des Halterings 6 bis hin zu ihrer Endkante 13 ab. Da der Haltering 6 vorzugsweise aus einem metallischen Material hergestellt ist, trägt der somit gegebene Stützkontakt auch zur Ableitung von an der Dichtlippe 4 entstehender Reibungswärme bei.
Auf seiner dem Dichtring 5 abgekehrten Seite hat der Haltering 6 eine Ausdrehung 17, in der eine, ebenfalls eine Dichtlippe 18 aufweisende Sekundärdichtung 19 gehalten ist.
Für eine verbesserte Dichtwirkung gegenüber dem Gasdruck im Getrieberaum 12 hat die Maschinenwelle 2 angrenzend an den durch die Endfläche 14 der Dichtlippe 4 gebildeten Keilspalt 15 eine Ausdrehung 20, die eine in Richtung zu dem Keilspalt bzw. zu der Dichtlippe 4 hin sich erweiternde Konusfläche 21 bildet. Diese sich mit der Maschinenwelle 2 schnell drehende Konusfläche 21 wirkt zentrifugenartig auf Schmieröl, das an ihr vorhanden ist bzw. sich an ihr abscheidet, so dass es in Richtung zu dem Keilspalt 15 der Dichtlippe 4 gefördert wird und zu ihrer Schmierung und Kühlung beiträgt. Außerdem übt die Konusfläche 21 auch eine Förderwirkung auf das an ihr haftende Gas aus, so dass dieses ebenfalls zur Kühlung des Dichtringes 5 beiträgt.
Um sicher zu stellen, dass während der Lebensdauer eines Hubkolbenkompressors oder einer anderen Hochdruckmaschine im Bereich der Dichtanordnung 1 eine ausreichende Schmierölmenge zurückgehalten wird, ist die Maschinenwelle 2 in Richtung zum Getrieberaum 12, angrenzend an den Dichtring 5, von einem eine Hinterschneidung 22 bildenden Ölfänger 7 umschlossen, der im oberen Bereich der Gehäusebohrung 8 des Getrieberaumes 12 eine 23 erstreckt sich beispielsweise bogenförmig in einem Winkel von ca. 90°, wie durch die Darstellung in 2 gezeigt ist.
Vorzugsweise hat die Gehäusebohrung 8 im Bereich der dem Dichtring abgekehrten Seite einen erweiterten Bereich 24, der einen im Durchmesser vergrößerter Endbereich 25 des Ölfängers 7 und einen Teil seiner Hinterschneidung 22 aufnimmt.
Entsprechend dem dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft der vergrößerte Endbereich 25 konusförmig nach außen und seine äußere Endkante 26 reicht bis auf einen engen Spalt 27 an die Wand 28 des Getrieberaumes 12 heran. In Richtung des Dichtringes 5 angrenzend an diesen Spalt 27 ist außerdem in der Gehäusewand 28 eine im Querschnitt winkelförmige Ausdrehung 29 vorgesehen, an deren Oberfläche sich Schmieröl abscheiden kann, um im Bereich der Dichtanordnung 1 zurückgehalten zu werden. Außerdem ist auf diese Weise der enge Spalt 27 zwischen zwei Kanten, d. h. der Endkante 26 und einer Begrenzungskante der winkelförmigen Ausdrehung 29 vorgesehen.
Entlang seines größeren, unteren Umfangsbereiches 30 liegt der Ölfänger 7 an der für die Dichtanordnung 1 vorgesehenen Gehäusebohrung 8 stationär und dichtend an. Außerdem ist in ihn ein Dichtring 31 eingesetzt, der ein Entweichen von Schmieröl entlang der Maschinenwelle 2 verhindert.
Für eine gute Wirkung einer erfindungsgemäßen Dichtanordnung 1 ist es außerdem vorteilhaft, die Maschinenwelle 2 möglichst exakt achsgenau präzise zu lagern, so dass Radialbewegungen der Maschinenwelle 2 im Bereich des Dichtringes 5 auf ein Minimum beschränkt bleiben. Hierzu ist für die Lagerung, insbesondere angrenzend an den Dichtring 5 bzw. den Haltering 6, ein Präzisionslager 3 vorgesehen, das z. B. als Schrägkugellager oder als Nadellager ausgeführt sein kann.

Claims

Dichtanordnung am Getrieberaum eines Kolbenkompressors, mit einem am Umfang der Maschinenwelle (2) und an einem Haltering (6) anliegenden, eine Dichtlippe (4) bildenden Dichtring (5), gekennzeichnet durch eine zur Dichtlippe (4) benachbarte Ausdrehung (20) in der Maschinenwelle (2), die in Richtung zu der Dichtlippe (4) eine sich im Durchmesser vergrößernde Konusfläche (21) bildet.
Dichtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenwelle (2) in Richtung zum Getrieberaum (12) des Kolbenkompressors, angrenzend an den Dichtring (5), von einem eine Hinterschneidung (22) bildenden Ölfänger (7) umschlossen ist, der im oberen Bereich einer Gehäusebohrung (8) des Getrieberaumes (12) eine Öffnung (23) aufweist.
Dichtanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (23) des Ölfängers (7) sich in Umfangsrichtung über einen Bogen von mindestens angenähert 90° erstreckt.
Dichtanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusebohrung (8) im Bereich einer dem Dichtring (5) abgekehrten Seite eine Erweiterung (24) aufweist, die einen im Durchmesser größeren Endbereich (25) des Ölfängers (7) umschließt.
Dichtanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der im Durchmesser größere Endbereich (25) des Ölfängers eine konische Umfangsfläche hat, wobei eine somit gebildete, im Querschnitt spitzwinklige Endkante (26) einen engen Spalt (27) bildend an eine Wand (28) der Gehäusebohrung (8) heranreicht.
Dichtanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wand (28) der Gehäusebohrung (8) eine Ausdrehung (29) vorgesehen ist, deren seitliche Begrenzungskante zusammen mit der Endkante (26) des Ölfängers ((7) einen engen Spalt (27) begrenzt.
Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölfänger (7) am unteren Bereich einer für die Dichtanordnung vorgesehenen Gehäusebohrung (8) des Getrieberaumes (12) stationär und dicht anliegt und eine an der Maschinenwelle (2) anliegende Dichtung (31) umschließt.
Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe (4) des zu der Ausdrehung (20) der Maschinenwelle (2) benachbarten Dichtringes (5) in Richtung zu der Ausdrehung (20) geneigt verläuft, so dass ihre Endfläche (14) mit der Wellenoberfläche einen in Richtung zu der Ausdrehung hin offenen Keilspalt (15) begrenzt.
Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (6) auf seiner dem Dichtring (5) abgekehrten Seite eine Sekundärdichtung (19) umschließt.
Dichtanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenwelle (2) durch ein Präzisionslager (3) gelagert ist.