DE19916107C2 - Dichtung für Druckmittelzuführungen während Drehbewegungen zweier Teile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtung zwecks Zu- und/oder Rück­ führung von Druckmitteln wie z. B. Gasen oder Flüssigkeiten während einer rotatorischen Bewegung zweier Teile relativ zueinander gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Die auf dem Markt befindlichen Dichtungen für derartige Auf­ gaben besitzen zwei gegenüberliegende Dichtlippen, die in einer Nut sitzen, von denen eine Dichtlippe statisch auf einem Teil aufliegt und sich mit diesem Teil bewegt, während die zweite Dichtlippe gegen den rotierenden Teil abdichtet. Daher werden zur Realisierung eines jeden Druckmittelzuführungska­ nals jeweils zwei Stück derartiger Dichtungen benötigt. Somit wächst die Anzahl der erforderlichen Dichtungen mit dem Faktor zwei der Druckmittelkanäle. Bei einer größeren Anzahl von Druckmittelkanälen vergrößert sich zusätzlich zu den wachsen­ den Kosten der Dichtungen entsprechend auch das Bauvolumen der Dichtungseinheit. Die Folge ist eine progressive Steigerung der Kosten in Abhängigkeit von der Anzahl der Druckmittelkanä­ le.

Die US-Patentschrift 4,063,743 weist ein Dichtungspaar beste­ hend aus zwei einzelnen Dichtungen mit je zwei Dichtlippen auf, die auf einem feststehenden Teil axial nebeneinander d. h. in Richtung der Drehachse angeordnet sind und mit je einer Dichtlippe mittels Vorspannung der Dichtung auf dem festste­ henden Teil statisch und mit ihrer zweiten Dichtlippe gegen das rotierende Teil dynamisch abdichten. Das Druckmedium ge­ langt von einem Teil zum anderen zwischen den beiden Dichtun­ gen.

Die deutsche Patentschrift 926 170 beschreibt eine Drehdurch­ führung mit mehreren axial in Richtung der Drehachse nebenein­ ander angeordneten Einzeldichtungen mit je vier Dichtlippen, die an einem rotierenden Teil befestigt und in einem hohlzy­ linderischen Raum des zweiten Teils koaxial laufen und mit ihren vier Dichtlippen gegen denselben Teil dynamisch abdich­ ten.

Das Druckmedium gelangt von einem Teil zum anderen über Boh­ rungen, die zwischen den Dichtungen angebracht sind. Die Dich­ tungen werden durch Zwischenstücken auf Distanz gehalten und axial vorgespannt. die Distanzstücke teilen gleichzeitig den hohlzylinderischen Raum in zwei hohlzylinderischen Teilräumen, so daß die Anzahl der Druckmittelkanäle auf der gleichen Bau­ länge der Durchführung halbiert wird.

Die deutsche Patentschrift 560 674 beschreibt eine Drehdurch­ führung mit mehreren axial d. h. in Richtung der Drehachse nebeneinander angeordneten Doppellippen-Dichtungen, die durch­ bohrt sind und alle samt Distanzstücken aus Gummi und Leder zwecks Abdichtung vorgespannt werden.

Das Druckmedium gelangt von einem Teil zum anderen durch die Dichtungen.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 40 06 257 A1 beschreibt eine durchbohrte Dichtung, die mit zwei axial nebeneinander ange­ ordneten Dichtlippen auf einer quer durchbohrten Welle sitzt. Das Druckmedium gelangt durch die Bohrung der Dichtung in die Bohrung der Welle. Zwecks Abdichtens werden die beiden dyna­ misch abdichtenden Dichtlippen mit Hilfe von O-Ringen auf die Welle gedrückt.

Die britische Patentschrift 1 312 199 zeigt wie die deutsche Patentschrift P 21 19 468.3 eine Dichtung mit zwei Dichtlip­ penpaaren. Ein Dichtlippenpaar sitzt statisch vorgespannt axial nebeneinander auf dem rotierenden Teil, während das zweite Dichtlippenpaar sich in einer radialen Nut koaxial zur Drehachse befindet und mit seinen beiden Dichtlippen gegen zwei zur Drehachse senkrechten Lauffläche der Nut dynamisch abdichtet.

Die deutsche Offenlegungsschrift 25 46 746 zeigt die zuletzt beschriebene Dichtung in zweifacher Ausführung axial in einem einzigen feststehenden Teil mit zwei Nuten angeordnet.

Alle vorgenannten Dichtungen besitzen folgende Nachteile:

• - Sie benötigen für mehrere Druckmittelkanäle entsprechend mehrere Dichtungen.
• - Sie reihen für mehrere Druckmittelkanäle ihre Dichtungen axial nebeneinander, wodurch die Bauweise lang und die Biegesteifigkeit des Bauteils reduziert wird.
• - Sie zeigen ausnahmslos mindestens ein vorgespanntes Dichtlippenpaar. Sie können somit nicht beidseitig selbstverstärkend abdichtend.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei derartigen Dichtungsaufgaben die Anzahl der Dichtungen sowie das Bauvolumen der Einheit zu halbieren und gegebenenfalls die Lebensdauer durch Halbierung des Verschleißes zu verdoppeln.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 ange­ gebenen Merkmalen gelöst.

Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.

Zufolge der symmetrischen Ausbildung der durchbohrten Dich­ tung, ausgestaltet mit vier Dichtlippen, von denen mindestens zwei, in Bezug auf die Ebene der Druckmittelbohrungen symme­ trisch liegenden Dichtlippen, dynamisch abdichten, verbunden mit Druckmittelbohrungen auf Symmetriezylinder der Dichtlippen wird erfindungsgemäß für jeden Druckmittelkanal eine einzige Dichtung benötigt.

Eine Dichtungseinheit für mehrere Druckmittelkanäle besitzt eine einzige erfindungsgemäße scheibenförmige Dichtung, die viermal soviel Dichtlippen besitzt wie Druckmittelkanalreihen vorhanden sind. Die Bohrungen der Druckmittelkanäle liegen alle reihenweise auf konzentrischen Zylindern. Die Dichtlippen sind in Bezug auf die einzelnen Druckmittelkanalebenen paar­ weise symmetrisch.

Zwecks geringerer Abnutzung der Dichtlippen werden alle vier Dichtlippen einer Druckmittelkanalreihe dynamisch abdichtend gestaltet, so daß die Dichtung gegenüber beide der abzudich­ tenden Teile eine Relativbewegung aufweist. Eine derartig gestaltete Dichtung schwimmt somit zwischen den beiden abzu­ dichtenden Teilen. Hierdurch verteilen sich Verschleiß und Abnutzung gleichmäßig auf beide Dichtlippenpaare jeder Kanal­ seite. Die Lebensdauer der Dichtung verdoppelt sich bei glei­ chen Parametern und Betriebsbedingungen.

Ebenfalls kann die Drehzahl bei gleicher Relativgeschwindig­ keit zwischen der Dichtlippen und dem Bauteil verdoppelt wer­ den.

Erfindungsgemäß wird für eine Dichteinheit nur eine Dichtung benötigt und zwar unabhängig von der Anzahl der Druckmittel­ kanäle.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Dichtung einen Steg oder Kranz aufweist, der als Käfig eines Wälzlagers dient, das zwischen den beiden bewegten und abzudichtenden Teilen angeordnet ist. Der Dichtungskranz besitzt Löcher, die zur Aufnahme von Wälzkörpern dienen. Durch die Bewegung der Wälzkörper wird die Dichtung gezwungen, sich mit der halben Relativgeschwindigkeit der beiden abzudichten­ den Teile zu bewegen.

Durch entsprechende Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Dich­ tung mit einem Wälz- oder Gleitlager entsteht ein neues und sehr kompaktes Maschinenelement, das in der Industrie eine breite Anwendung findet.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf schema­ tisch dargestellte Figuren näher erläutert.

Konstruktiv einander entsprechende oder äquivalente Teile sind mit gleichen Bezugsnummern versehen.

Im Einzelnen Zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Dich­ tung mit zwei dynamisch wirkenden Dichtlippen für einen Druckmittelkanal,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Dich­ tung mit vier dynamisch wirkenden Dichtlippen für zwei Druckmittelkanäle und einem dritten Kanal zum drucklosen Abfluß von Medien,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Dich­ tung mit vier dynamisch wirkenden Dichtlippen für einen Druckmittelkanal,

Fig. 4 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Dich­ tung mit acht dynamisch wirkenden Dichtlippen für zwei Druckmittelkanäle und einem dritten Kanal zum drucklosen Abfluß von Medien,

Fig. 5 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Dich­ tung mit acht dynamisch wirkenden Dichtlippen für zwei Druckmittelkanäle und einem dritten Kanal zum drucklosen Abfluß von Medien sowie einem mittleren Kranz als Käfig eines Wälzlagers,

Fig. 6 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Dich­ tung mit acht dynamisch wirkenden Dichtlippen für zwei Druckmittelkanäle und einem dritten Kanal zum drucklosen Abfluß von Medien sowie einem seitlichen Kranz als Käfig eines Wälzlagers,

Gemäß Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Dichtung (3) zwischen zwei gegeneinander rotatorisch beweglichen Teilen (1, 2) ange­ bracht. Die Dichtung (3) besitzt zwei Dichtlippenpaare (Dop­ peldichtlippenpaar) mit vier Dichtlippen, von denen sich ein Dichtlippenpaar im beweglichen Teil (1) dreht und gegen diesen Teil dynamisch abdichtet und das zweite Dichtlippenpaar fest im unbeweglichen Teil (2) sitzt und gegen diesen Teil statisch abdichtet.

Die Dichtlippenpaare sind vorteilhafterweise in Bezug auf ihre mittelebene symmetrisch gestaltet. Zwischen den Dichtlippen­ paaren befinden sich parallel zur Symmetrieebene der Dichtung (3) Bohrungen (6), die zum Durchfluß von Druckmitteln wie z. B. Gasen, Druckluft, Öl, Wasser oder anderen Medien dienen.

Das Medium fließt durch die Bohrungen (7) des beweglichen Teils (1) über die Bohrungen (6) der Dichtung (3) in die Boh­ rungen (8) des feststehenden Teils (2).

Zwischen den Dichtlippenpaaren werden vorteilhafterweise fe­ dernde Elemente (4, 5) angebracht, die dafür sorgen, daß die Dichtlippenpaare sich an die Teile (1, 2) fest andrücken.

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Dichtung (3) bestehend aus zwei Doppeldichtlippenpaaren gemäß Fig. 1 zum Durchlaß zweier Medien in einer einzelnen Dichtung. Das zweite Medium fließt durch die Bohrungen (13) des beweglichen Teils über die zweite Bohrungsreihe (14) der Dichtung (3) in die Bohrungsreihe (12) des feststehenden Teils (2).

Zwischen den beiden Doppeldichtlippenpaaren befindet sich eine weitere Bohrungsreihe (11), die gemeinsam mit den Bohrungen (9) im beweglichen Teil (1) sowie den Bohrungen (10) im fest­ stehenden Teil (2) ein drittes druckloses Medium, wie z. B. Abluft oder Abwasser, während der Bewegung der beiden Teile (1, 2) durchlassen.

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Dichtung (3) bestehend aus einem zweifach symmetrischen Doppeldichtlippenpaar, bei dem alle vier Dichtlippen dynamisch abdichten. Das Druckmedium gelangt durch die Bohrungen (7) des einen Maschinenteils (1) über die Bohrungen (6) in der Dichtung in die Bohrungen (8) des zweiten Maschinenteils (2). Ein Wulst in der Mitte der Dichtung (3) sorgt dafür, daß die Dichtung (3) einigermaßen mittig bleibt. Diese Dichtung (3) ist somit zwischen den Ma­ schinenteilen (1, 2) schwimmend untergebracht.

Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße schwimmende Dichtung (3) bestehend aus zwei dynamisch abdichtenden symmetrischen Dop­ peldichtlippenpaaren gemäß Fig. 3.

Zwischen den beiden Doppeldichtlippenpaaren befindet sich eine weitere Reihe von Bohrungen (11), die gemeinsam mit den Boh­ rungen (9) im beweglichen Teil (1) sowie den Bohrungen (10) im zweiten beweglichen Teil (2) ein drittes druckloses Medium durchlassen.

Fig. 5 zeigt eine Ausführung der erfindungsgemäßen schwimmen­ den Dichtung (3) gemäß Fig. 4 mit einem Zwischensteg, der zur Aufnahme von Wälzkörpern (15) eines axialen Wälzlagers dient. Dabei können die beiden gegeneinander abzudichtenden Teile (1, 2) als Innen- und Außenring des Wälzlagers verwendet werden.

Fig. 6 zeigt eine identische Ausführung der erfindungsgemäßen Dichtung (3) gemäß Beschreibung der Fig. 5, jedoch mit einem abgewinkelten Steg (16), der als Käfig eines radialen Wälzla­ gers dient.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirkli­ chung der Erfindung von Bedeutung sein.

Claims (5)

1. Dichtung zum Durchführen von Medien, insbesondere gasförmi­ ge und flüssige Druckmedien, über zwei sich relativ zu ein­ ander rotatorisch bewegenden Teilen mit mindestens vier Dicht­ lippen bestehend aus zwei sich symmetrisch gegenüberliegenden Dichtlippenpaaren mit Bohrungen, die die beiden ringförmigen Räume zwischen den beiden Dichtlippenpaaren miteinander ver­ binden, wobei ein Dichtlippenpaar dynamisch selbstverstärkend abdichtet, dadurch gekennzeichnet, daß sich jedes Dichtlippenpaar in einem der beiden Maschinen­ teile (1, 2) befindet und wenigstens ein Dichtlippenpaar zwi­ schen zwei Ebenen eines Teils (1) dynamisch abdichtend wirkt, und daß sich zwischen den Dichtlippenpaaren Bohrungskanäle (6) auf konzentrischen Zylindern befinden, die die Räume zwischen den beiden Dichtlippenpaaren miteinander verbinden.

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippenpaare doppelt oder mehrfach über oder ne­ beneinander angeordnet sind.

3. Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Dichtlippenpaaren Bohrungsreihen (11) befinden, die zum drucklosen Abfluß von gasförmigen oder flüssigen Medien dienen.

4. Dichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (3) mit allen Dichtlippenpaaren dynamisch abdichtet und selbst zwischen den beiden abzudichtenden Ma­ schinenteilen (1, 2) schwimmt.

5. Dichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (16) der Dichtung (3) als Käfig eines Wälzlagers (15) dient.