DE4403776A1 - Dichtung mit labyrinthartigem Dichtspalt - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtung mit labyrinthartigem Dichtspalt gegen Leckagen längs einer Welle, wie sie im übrigen im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definiert ist.

Bei solchen Labyrinthdichtungen, das sind berührungslose Wellendichtungen, kann es Dichtungsprobleme mit Leckagen längs der gelagerten Welle geben, wenn zwischen den Enden der Dichtung nennenswerte Druckdifferenzen herrschen, wobei Schwankungen zwischen Druck und Unterdruck gegen normal auftreten und sich evtl. sogar umkehren können.

Bei Elektromotoren mit angeflanschtem Getriebe, wie sie z. B. bei Bahnantrieben zur Anwendung kommen, sind Getriebe und Wellenlager häufig ölgeschmiert. Eine zwischen Getriebekasten und Motorinnenraum angeordnete Labyrinthdichtung soll dabei ein Verölen des Motors durch Leckagen verhindern. Abwechselnd auftretender Überdruck und Unterdruck mal im Getriebe-, mal im Motorengehäuse, läßt doch gewisse Leckagen (Öl oder Ölnebel) durch die Dichtungsspalte der Labyrinthdichtung zu, was letztlich den Motor durch Verölen unbrauchbar macht und ggf. auch in umgekehrter Richtung Verunreinigungen aus dem Motor bis ins Getriebeöl wandern läßt.

Die Druckunterschiede resultieren zum Teil daher, daß einerseits die eingeschalteten Motoren nur zeitweilig mit Belüftung gefahren werden, d. h. auf der Motorenseite ist dort nur dann ein Überdruck vorhanden, ohne Zwangskühlung kann sogar ein Unterdruck durch den umlaufenden Rotor auftreten. Andererseits können die Getrieberäder nur bei Bewegung des Fahrzeuges einen Überdruck erzeugen. Der Gesamtdichtungsspalt der Labyrinthdichtung wird durch die Druckdifferenzen stark belastet.

Durchtretendes Öl soll in solchen Labyrinthdichtungen vor Eintritt in den Motor deshalb in den einzelnen Kammern aufgefangen und rückgeführt werden. Dazu finden oft sogenannte Synphonbehälter mit Überlauf Verwendung, in die aufgefangenes Öl aus den Labyrinthkammern einläuft. Der Erfolg ist in den geschilderten Fällen jedoch nicht ausreichend. Auch Versuche mit zusätzlich angebrachten nachgeschalteten Axial-Labyrinthdichtungen brachten keine wesentliche Verbesserung.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Betriebssicherheit von Labyrinthdichtungen weiter zu verbessern und auf relativ einfache Weise einen Ölaustritt zum Motor oder umgekehrt einen Schmutzeintritt ins Getriebe sicher zu verhindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Anhand von schematischen Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im nachstehenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Teilansicht der A-Seite eines Bahnmotors mit neuartiger Labyrinthdichtung (im Schnitt),

Fig. 2 einen Diffusor in geschnittener Haupt- und Draufsicht,

Fig. 3 Teilansicht einer modifizierten Labyrinthdichtung (entsprechend Fig. 1) mit kombiniertem Syphon und im Lagerdeckel integrierter Druckausgleichsleitung (im Schnitt),

Fig. 4 Teilansicht der A-Seite eines Bahnmotors mit Schnitt durch den Syphon gemäß Fig. 3 mit im Lagerdeckel integrierter Ölrückführungsleitung.

Der in Fig. 1 dargestellte Fahrmotor M zeigt ein Motorgehäuse 1, mit einem A-Lagerschild 2, einem Rollenlager 3 und einer von innen mit dem Lagerschild 2 verschraubten Labyrinthkammer 4.

Die Motorwelle 5 trägt ein strichpunktiert angedeutetes Getrieberitzel 6, das in einem nicht näher dargestellten Getriebegehäuse, das am Lagerschild 2 angeflanscht ist, in Ölschmierung läuft. Über Öleinläufe 7 wird das Rollenlager vom Spritzöl des Getriebegehäuses her mit Schmiermittel (Öl) versorgt. Nicht über Ölrückläufe 8 in das Getriebegehäuse zurückfließendes Öl gelangt meist als Ölnebel über die Dichtungsspalte nacheinander in einzelne Ringnutkammern 9 des Labyrinthgehäuses 10, wo es von den umlaufenden Spritzringen nach außen geschleudert peripher festgehalten und durch geeignete Kanäle dem Ölrücklauf zugeführt werden kann. Sollte durch extreme Überdruck-/Unterdruckbedingungen aus den gebildeten Dichtungsbereichen 9/11 trotzdem noch Öl in axialer Richtung weiterkriechen, gelangt es nach Überwindung mehrerer solcher Ringnutkammern 9 zu einer weiteren entfernteren Ringnutkammer, die als erfindungsgemäßer Entspannungsbereich 12 fungiert. Dort findet eine Entspannung der Drücke auf ein Normalniveau, z. B. der Außenatmosphäre und eine Ableitung ggf. noch anfallenden Restöls nach außen über einen in der Labyrinthkammer 4 integrierten Kanal 13 großen Querschnitts und geringem Strömungswiderstand statt. Das Restöl fließt zweckmäßig über eine am Labyrinthgehäuse 10 angeschlossene äußere Rohrverbindung 13′ in einen Ölfangbehälter 14, der mit einem Schauglas 15 und einer Ölablaßschraube 16 versehen ist und über ein Entlüftungsrohr 17 mit der Außenatmosphäre in Verbindung steht. An das Entlüftungsrohr 17 ist zweckmäßig noch ein Diffusor 18 angesetzt, der wie in Fig. 2 dargestellt, als Venturirohr ausgebildet, dafür sorgt, daß, bei Ausrichtung in Fahrtrichtung und Bewegung des Fahrzeuges, durch den Fahrtwind ein zusätzlicher Unterdruck im Entspannungsbereich 12 auftritt. Damit können Restölreste oder Verschmutzungen (Wasser oder Staub), die von der Maschinenseite durch den Belüftungsdruck zum Getriebe gelangen könnten, sicher abgesaugt werden.

Fig. 3 zeigt eine andere Version der neuen Labyrinthdichtung in einem Schnittbild, bei der die Verbindung vom integrierten Kanal 13 aus zur äußeren Atmosphäre über einen im Lagerschild 2 integrierte Druckausgleichleitung 13′′ mit einer unteren Anschlußmöglichkeit für den nicht dargestellten Ölfangbehälter 14 erfolgt. Mit 19 ist noch ein Ölrücklaufgebläse angedeutet, das mit der Labyrinthdichtung kombiniert werden kann, so, wie es das Schnittbild Fig. 4 zeigt. Die in Fig. 4 aus den Ringnutkammern 9 des Dichtungsbereiches 9/11 abfließende Ölleckage führt dort zu einem Steigen des Leckölstandes in kommunizierenden Steigerrohren 22. Über einen allen Steigerrohren gemeinsamen, an sich bekannten trapsartigen Ölüberlauf 20 im Steigerrohr 22 des 1. Ringnutkanals 9 fließt jeder über eine definierte Höhe gehende Ölüberschuß durch eine im Lagerschild 2 integrierte Ölrückführungsleitung 21 zum Getriebegehäuse ab. Durch diese Kombination einer Labyrinthdichtung mit Ölrücklauf und dem erfindungsgemäßen Entspannungsbereich 12 kann die im Entspannungsbereich 12 noch anfallende Restölmenge weiter verringert werden.

Claims (9)

1. Dichtung mit labyrinthartigem Dichtspalt gegen Leckagen längs einer Welle zwischen zwei angrenzenden, von der Welle durchdrungenen Räumen die variierenden Druck-/Unterdruckdifferenzen unterworfen sind, insbesondere für Motor- und Getriebegehäuse von Bahnantrieben, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entlastung des Dichtspaltes gegen Druck/Unterdruckdifferenzen den eigentlichen Dichtungsbereichen (9/11) ein Entspannungsbereich (12) stabilen "Neutraldruckes" bzw. einstellbaren Unterdruckes zugeordnet wird.

2. Labyrinthdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entspannungsbereich (12), bei durch die Druck /Unterdruckverhältnisse wechselnder Leckagenrichtung, den eigentlichen Dichtungsbereichen (9/11) zwischengeschaltet wird.

3. Labyrinthdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entspannungsbereich (12), bei durch die Druck/Unterdruckverhältnisse einseitig bevorzugter Leckagerichtung, den eigentlichen Dichtungsbereichen (9/11) in der bevorzugten Richtung nachgeschaltet wird.

4. Labyrinthdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den eigentlichen Dichtungsbereichen (9/11) - bestehend aus der bekannten Folge von engen Kammern (9) mit Ringnutquerschnitten im Dichtungsgehäuse (10), in denen kammartige Spritzringe (11) der rotierenden Motorwelle (5) laufen - der Entspannungsbereich (12) in Form wenigstens einer weiteren Kammer zugeordnet ist, die über einen dem Dichtungsgehäuse (10) integrierten Kanal (13) großen Querschnitts und geringem Strömungswiderstand mit der Außenatmosphäre in Verbindung steht.

5. Labyrinthdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (13) über einen Ölfangbehälter (14) mit Entlüftungsrohr (17) mit der Außenatmosphäre in Verbindung steht.

6. Labyrinthdichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungsrohr (17) an einen Diffusor (18) - für einen bei Winddurchsatz infolge von Fahrbewegungen zusätzlichen Unterdruck im Entspannungsbereich (12) - angeschlossen ist.

7. Labyrinthdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (13 - von der Kammer des Entspannungsbereiches (12) ausgehend - bis zu einem externen Anschluß im Gehäuse (10) der Labyrinthkammer (4) integriert ist und daß vom externen Anschluß bis zum Ölfangbehälter (14) eine Rohrverbindung oder Schlauchleitung (13′) vorgesehen ist.

8. Labyrinthdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (13) - von der Kammer des Entspannungsbereiches (12) ausgehend - dem Gehäuse (10) der Labyrinthkammer (4) bis zum A-Lagerschild (2) eines Motors (M) integriert ist, von wo eine dem Lagerschild (2) integrierte Druck-Ausgleichsleitung (13′′) zu einem Außenanschluß für den Ölfangbehälter (14) führt.

9. Labyrinthdichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Labyrinthdichtung mit einem Ölrücklaufgehäuse (19) kombiniert ist, in das den Ringnutkammern (9) des eigentlichen Dichtungsbereiches (9/11) zugeordnete Steigerrohre (22) ragen, die kommunizierend zusammengeschlossen sind, wobei über einen Ölüberlauf (20) in nur einem Steigerrohr (22) und eine im Lagerschild (2) integrierte Ölrückführungsleitung (21) eine Verbindung zum Getriebegehäuse für den Ölrücklauf besteht.