DE10038586A1

DE10038586A1 - Axial thrust

Info

Publication number: DE10038586A1
Application number: DE10038586A
Authority: DE
Inventors: Stefan Bross; Ruediger Koepp
Original assignee: KSB AG
Current assignee: KSB AG
Priority date: 2000-08-03
Filing date: 2000-08-03
Publication date: 2002-02-14
Also published as: EP1305525A1; DE50110632D1; ATE335134T1; WO2002012728A1; EP1305525B1

Abstract

The invention relates to an axial thrust compensation device consisting of a balance piston rotating by means of a shaft, comprising a groove which is arranged on the outer circumference of the balance piston, and a ring element which is arranged in said groove. The ring element is arranged in a movable manner in the groove, having low end play during the formation of a gap between the axial front sides thereof and the lateral defining walls lying opposite said front sides. The balance piston is guided in an opening pertaining to a housing. The aim of the invention is to improve the efficiency of the axial thrust compensation device and to reduce leakage. In order to achieve this, the ring element (7) is split by a gap (9), and a pressure difference between the axial front sides of the ring element (7) expands the ring element (7) in a flexible manner and positions it in a sealed manner on the inner wall of the opening.

Description

Die Erfindung betrifft eine Axialschubausgleichseinrichtung, bestehend aus einem mit einer Welle rotierenden Entlastungskolben, mit einer am Außenumfang des Entlastungskolbens angeordneten Nut und einem darin angeordneten Ringelement, wobei das Ringelement mit geringem Axialspiel bei Bildung eines Spaltes zwischen seinen axialen Stirnseiten und den diesen gegenüberliegenden seitlichen Begrenzungswänden in der Nut verschieblich angeordnet und der Entlastungskolben in einer Öffnung eines Gehäuses geführt ist.The invention relates to an axial thrust compensation device consisting of a a shaft rotating discharge piston, with one on the outer circumference of the Relief piston arranged groove and a ring element arranged therein, wherein the ring element with little axial play with the formation of a gap between its axial end faces and the side opposite these Boundary walls in the groove and the relief piston is guided in an opening of a housing.

In dem KSB-Kreiselpumpen-Lexikon, aktualisierte 3. Auflage, 1989, wird ab Seite 32 der Ausgleich eines Axialschubes bei Kreiselpumpen behandelt. Neben den verschiedenen Möglichkeiten der Axialschubentlastung werden auf Seite 36 in den Bildern 12 und 13 Entlastungseinrichtungen mit Entlastungskolben gezeigt und im zugehörigen Text beschrieben. Nachteilig bei solchen Entlastungskolben ist der durch die Abführung eines Entlastungsstromes bedingte Wirkungsgradabfall einer solchermaßen ausgestatteten Kreiselpumpe, der durch die relativ großen Spaltweiten der bekannten Entlastungseinrichtungen mit Entlastungskolben verursacht wird.In the KSB centrifugal pump lexicon, updated 3rd edition, 1989, is from page 32 the compensation of an axial thrust in centrifugal pumps. In addition to the Different options for axial thrust relief are on page 36 in the Figures 12 and 13 Relief devices with relief pistons shown and in associated text described. The disadvantage of such relief pistons is efficiency drop due to the discharge of a relief current centrifugal pump equipped in this way, which by the relatively large Gap widths of the known relief devices with relief pistons is caused.

In dem Prospekt der Firma Ahlstrom Pumps "High Pressure Multistage Pumps Type HPP, Prospekt Nr. P009 e(1) 1500 10.96/TM" ist ein Entlastungskolben gezeigt, der gleichzeitig die Funktion eines radialen Gleitlagers besitzt. Die im Gehäuse angeordnete Lagerbuchse besteht aus Siliziumkarbid. Ebenfalls aus Siliziumkarbid besteht die am Entlastungskolben befestigte Lagerhülse. Solche Lagerpaarungen aus Siliziumcarbid erlauben zwar geringe Spaltweiten, es fließt aber dennoch ein hoher, zur Saugseite der Pumpe zurückgeführter Spaltstrom durch die Entlastungseinrichtung. Zur Kompensation von Wärmedehnungen der Lagerbuchse und der rotierenden Lagerhülse dienen O-Ringe, mit deren Hilfe die beiden Bauteile elastisch nachgiebig befestigt sind.In the brochure from Ahlstrom Pumps "High Pressure Multistage Pumps Type HPP, brochure no. P009 e (1) 1500 10.96 / TM "a relief piston is shown which also has the function of a radial plain bearing. The one in the housing arranged bearing bush consists of silicon carbide. Also made of silicon carbide there is the bearing sleeve attached to the relief piston. Such bearing pairings Silicon carbide allows small gap widths, but it still flows high gap current returned to the suction side of the pump through the Relief device. To compensate for thermal expansion of the bearing bush and the rotating bearing sleeve serve O-rings, with the help of which the two components are resiliently attached.

Eine Entlastungseinrichtung in Form eines Doppelkolbens zeigt die Lösung gemäß der US-A 2 221 225. Deren Doppelkolben ist mehrteilig ausgebildet, wobei zwischen zwei flanschartig gestalteten Außenteilen ein Ringelement mit gestuften Außendurchmessern axial verschieblich angeordnet ist. Dieses als Leckage- Kontrollring bezeichnete Ringelement ist während des normalen Betriebes nicht rotierend angeordnet. Die Rotation während des Normalbetriebes verhindert ein Dichtungsmittel nach Art eines Kolbenringes. Solche schmalen Kolbenringe bestehen gewöhnlich aus Federstahl und werden entgegen der Federwirkung zusammengedrückt, um sich dann im Einbauzustand unter Federeinwirkung aufzuweiten und ständig unter Federkraft an einer zylindrischen Wandfläche anzuliegen. Der Kolbenring muß also mit einer sehr engen Passung in der Wandung des den Stufenkolben bildenden Leckage-Kontrollring angeordnet sein, damit er dessen Rotation verhindert. Der Leckage-Kontrollring führt zum Ausgleich des Axialschubes nur leichte Verschiebebewegungen in axialer Richtung aus. Dadurch bedingte Änderungen der Spaltweiten zwischen den Stirnseiten des Leckage- Kontrollringes und der ihn haltenden flanschartigen Außenteile bewirken den Ausgleich des Axialschubes durch Steuerung der Durchflußmenge und des sich im Bereich der stirnseitigen Spalte einstellenden Druckes. Nur in Ausnahmesituationen, bei extremen axialen Belastungen, rotiert der Leckage-Kontrollring mit den anderen Bauteilen dieser Doppelkolben-Entlastungseinrichtung. Der in dieser Schrift genannte Vorteil der Reduzierung der Entlastungswassermenge auf ein 1/3 bis 1/4 ist nicht ausschließlich durch das zusätzliche Dichtungsmittel in Form eines Kolbenringes bedingt. Der zitierte Vergleich ist im übrigen unangemessen, da die Entlastungswassermenge des Doppelkolbens mit der Entlastungsmenge eines Einfachkolbens verglichen wird.A relief device in the form of a double piston shows the solution according to the US-A 2 221 225. The double piston is formed in several parts, with between two flange-shaped outer parts a ring element with stepped Outside diameters is axially displaceable. This as a leakage Control ring designated ring element is not during normal operation arranged rotating. The rotation during normal operation prevents Piston ring type sealant. Such narrow piston rings are usually made of spring steel and are against the spring action compressed, then in the installed state under the action of springs expand and constantly under spring force on a cylindrical wall surface to rest. The piston ring must therefore have a very tight fit in the wall of the leakage control ring forming the step piston, so that it prevents its rotation. The leakage control ring compensates for the Axial thrust only slight movement in the axial direction. Thereby conditional changes in the gap widths between the end faces of the leakage Control ring and the flange-like outer parts holding it cause the Compensation of the axial thrust by controlling the flow rate and the Area of the pressure at the end of the column. Only in exceptional situations, with extreme axial loads, the leakage control ring rotates with the others Components of this double piston relief device. The one in this writing mentioned advantage of reducing the amount of relief water to 1/3 to 1/4 is not exclusively due to the additional sealant in the form of a Piston ring conditional. The comparison cited is otherwise inappropriate because the Relief water quantity of the double piston with the discharge quantity of one Single piston is compared.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Entlastungseinrichtung mit einem Entlastungskolben für eine hydraulische Strömungsmaschine zu schaffen, welche gegenüber den Einrichtungen mit einem üblichen Entlastungskolben eine Verringerung des Entlastungsstromes und somit eine Steigerung des Wirkungsgrades eines damit ausgerüsteten Aggregates erbringt. The invention has for its object a relief device with a To create relief pistons for a hydraulic fluid machine, which compared to the facilities with a usual relief piston Reduction of the relief current and thus an increase in Efficiency of a unit equipped with it.

Die Lösung dieser Aufgabe sieht vor, daß das Ringelement durch einen Spalt aufgetrennt ist und daß eine zwischen den axialen Stirnseiten des Ringelementes anstehende Druckdifferenz das Ringelement aufweitet und in der Öffnung dichtend festlegt. Begünstigt wird dies, wenn der Spalt zwischen axialen Stirnflächen des Ringelementes eine fluidführende Verbindung minimaler Weite bildet.The solution to this problem provides that the ring element through a gap is separated and that one between the axial end faces of the ring element The existing pressure difference expands the ring element and seals it in the opening sets. This is favored if the gap between the axial end faces of the Ring element forms a fluid-carrying connection of minimal width.

Der Entlastungskolben weist eine umlaufende Nut auf, in die das durch einen Spalt aufgetrennte Ringelement eingesetzt wird. Dies ist durch die elastischen Ringeigenschaften möglich. Der Außendurchmesser des Ringelementes ist geringfügig größer als der Bohrungsdurchmesser der Gehäuseöffnung, in die der Ausgleichskolben eingeführt wird. Bei der Montage des Kolbens wird der Ring leicht zusammengedrückt, so daß die äußere Ringmantelfläche im Einbauzustand unter leichter Vorspannung an der Bohrungswand anliegt.The relief piston has a circumferential groove into which it passes through a gap separated ring element is used. This is due to the elastic Ring properties possible. The outer diameter of the ring element is slightly larger than the bore diameter of the housing opening into which the Compensating piston is introduced. When assembling the piston, the ring becomes light compressed so that the outer annular surface under slight prestress on the bore wall.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung ergibt sich der Vorteil, daß bei einer am Ringelement anstehenden Druckdifferenz ein Teil des höheren Druckes in dem Raum zwischen Ringelement und Entlastungskolben wirkt und das Ringelement gegen die umgebende Öffnung andrückt. Dadurch wird das Ringelement in der Öffnung dichtend festgelegt, so daß während des Betriebes nur der Entlastungskolben rotiert. Der bei den bekannten Ausführungen durchströmte ringförmige Spaltquerschnitt zwischen dem Entlastungskolben und der Öffnung des Gehäuses wird nun durch das in der Öffnung anliegende Ringelement versperrt. Der Querschnitt des verbleibenden, das Ringelement auftrennenden Spalts ist um ein Vielfaches kleiner als der kreisringförmige Spalt eines herkömmlichen Entlastungskolben. Ein Spaltstrom fließt jetzt nur noch durch den Spalt im Ringelement selbst und durch die Ringspalte, die zwischen den axialen Stirnflächen des Ringelementes und den gegenüberliegenden seitlichen Begrenzungswänden der Nut bestehen. Hier findet vornehmlich die Drosselung des Spaltvolumenstromes statt.The design according to the invention has the advantage that at a Pending pressure difference part of the higher pressure in the ring element Space between the ring element and relief piston acts and the ring element presses against the surrounding opening. As a result, the ring element in the Sealing opening set so that only the Relief piston rotates. The flow through in the known versions annular gap cross section between the relief piston and the opening of the The housing is now blocked by the ring element in the opening. The The cross section of the remaining gap separating the ring element is one Many times smaller than the circular gap of a conventional one Relief piston. A gap current now only flows through the gap in the Ring element itself and through the ring gaps between the axial end faces of the ring element and the opposite lateral boundary walls of the Groove exist. This is primarily where the gap volume flow is throttled instead of.

Durch die unterschiedlichen Drücke, die in den Ringspalten zwischen den axialen Stirnflächen des Ringelementes und den gegenüberliegenden seitlichen Begrenzungswänden der Nut zwischen der Hochdruck- und der Niederdruckseite bestehen, entsteht eine auf das Ringelement wirkende Axialkraft. Diese Axialkraft verschiebt das Ringelement in Richtung Saugseite, wodurch die Weite des dortigen Ringspaltes reduziert und dessen Drosselwirkung erhöht wird.Due to the different pressures in the annular gaps between the axial End faces of the ring element and the opposite side Boundary walls of the groove between the high pressure and the low pressure side exist, an axial force acts on the ring element. This axial force shifts the ring element towards the suction side, causing the width of the one there Annular gap is reduced and its throttling effect is increased.

Das tribologische Verhalten ist abhängig von der gewählten Werkstoffpaarung zwischen Ringelement und Entlastungskolben sowie von der resultierenden Axialkraft, die die Stirnseite des Ringelementes gegen die Nutflanke des Kolben drückt. Bei geeigneter Wahl der Ringgeometrie (Verhältnis der Ringlänge I zum inneren bzw. äußeren Ringdurchmesser d_i bzw. d_a) ist es möglich, die resultierende Axialkraft F_ax so weit zu reduzieren, daß die spaltvermindernde Drosselwirkung erhalten bleibt, ohne daß zwischen Ringstirn- und Nutflankenfläche Abrieb durch Mischreibung entsteht, daß also ein hydrodynamischer Schmierfilm aufgebaut wird und erhalten bleibt. Aufgrund der wirkenden Kräfteverhältnisse ist das Ringelement selbsteinstellend. Dies wird dadurch erreicht, daß ein Teil der Axialkraft durch die Haftreibungskraft, die durch das Anpressen der äußeren Ringmantelfläche an die Bohrungsinnenwand entsteht, unter Berücksichtigung des vorhandenen Haftreibungskoeffizienten µ, kompensiert wird.The tribological behavior depends on the selected material pairing between the ring element and the relief piston and on the resulting axial force that presses the end face of the ring element against the groove flank of the piston. With a suitable choice of the ring geometry (ratio of the ring length I to the inner or outer ring diameter d _i or d _a ), it is possible to reduce the resulting axial force F _{ax to} such an extent that the gap-reducing throttling effect is retained without the ring-end and Groove flank surface abrasion caused by mixed friction, that is, a hydrodynamic lubricating film is built up and is retained. The ring element is self-adjusting due to the force balance. This is achieved in that a part of the axial force is compensated for by the static friction force, which arises from the pressing of the outer annular surface against the inner wall of the bore, taking into account the existing static friction coefficient μ.

Dies ist gegeben, wenn die Ringelementgeometrie gemäß der Formel
This is the case if the ring element geometry is according to the formula

gewählt wird.is chosen.

Der Aufbau und der Erhalt des hydrodynamischen Schmierfilms wird durch in die Stirnoberfläche eingebrachte regelmäßige oder unregelmäßige Strukturen (Rillen, Nuten, Vertiefungen) begünstigt. Längsbohrungen, die die axialen Stirnflächen verbinden, erhöhen die Schmierfilmbildung und verbessern die selbsteinstellende Wirkung des Ringelementes.The structure and maintenance of the hydrodynamic lubricating film is described in the Regular or irregular structures (grooves, Grooves, depressions) favored. Longitudinal bores that define the axial end faces connect, increase the lubrication film formation and improve the self-adjusting Effect of the ring element.

Durch das Ringelement, welches die äußere Umfangsfläche des Entlastungskolbens bildet und welches sich unter der Wirkung eines auf die innere Umfangsfläche einwirkenden Druckes radial nach außen aufweitet und dabei gleichzeitig den niederdruckseitig wirkenden radialen Drosselspalt minimiert, ergibt sich gegenüber den bekannten Ausführungen von Axialschubausgleichseinrichtungen mit massiven Entlastungskolben eine Reduzierung der Entlastungswassermenge auf weniger als 1% der bisherigen Entlastungswassermenge.Through the ring element, which the outer peripheral surface of the relief piston forms and which under the effect of one on the inner peripheral surface acting pressure expands radially outwards and at the same time the minimized radial throttle gap acting on the low pressure side results in opposite the known designs of axial thrust compensation devices with massive Relief piston a reduction in the amount of relief water to less than 1% of the previous relief water volume.

Praktische Versuche haben ergeben, daß durch eine solche Ausbildung eines Entlastungskolbens einer Axialschubausgleichseinrichtung eine derart deutliche Reduzierung der Entlastungswassermenge auftritt, daß, je nach Anteil des ursprünglichen Entlastungswasserstromes am Hauptvolumenstrom, Wirkungsgradsteigerungen von mehr als 5% erzielt wurden.Practical tests have shown that such a training Relief piston an axial thrust compensation device such a clear Reduction in the amount of relief water occurs that, depending on the proportion of original relief water flow at the main volume flow, Efficiency increases of more than 5% were achieved.

Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich durch eine einfachere Fertigung, da gegenüber den bisherigen Bearbeitungstoleranzen von Entlastungskolben und zugehöriger Buchse eine Entfeinerung und somit eine Reduzierung der Fertigungszeit möglich ist.An additional advantage results from a simpler production, as compared to the previous machining tolerances of relief pistons and associated ones Socket a refinement and thus a reduction in manufacturing time is possible.

Der in einem Ringelement angeordnete Spalt weist nach einer Ausgestaltung der Erfindung eine die Spaltlänge vergrößernde Verlaufsform auf. Bei einer Draufsicht auf eine Abwicklung von der Oberfläche eines Ringelementes verläuft der Spalt nicht geradlinig auf kürzestem Wege zwischen den Stirnseiten, sondern er weist einen schrägen, einen wellenförmigen, einen gebogenen einen mäanderförmigen, einen zickzackförmigen oder einen beliebigen anderen, von einer Geraden abweichenden Verlauf auf. Eine solche Form des Spaltes erlaubt eine Beeinflussung der drosselnden Wirkung innerhalb des Spaltes.According to one embodiment, the gap arranged in a ring element has Invention a course shape increasing the gap length. With a top view the gap does not run on a development from the surface of a ring element straight on the shortest path between the end faces, but it shows one oblique, one wavy, one curved one meandering, one zigzag or any other non-straight line Course on. Such a shape of the gap allows the throttling effect within the gap.

Um die drosselnde Wirkung des Spaltes noch zu steigern, kann in den Spalt ein Abstandshalter aus elastischem Material eingefügt werden. Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann aber auch der den Ring auftrennende Spalt nach der Montage in die Kolbennut durch Einbringen eines elastisch verformbaren Materials dichtend verschlossen werden. Dabei ist zu beachten, daß die Möglichkeit der Ringaufweitung durch den anstehenden Druck durch eine solche Maßnahme nicht beeinträchtigt werden darf.In order to increase the throttling effect of the gap even more, one can enter the gap Spacers made of elastic material can be inserted. Another one Embodiment of the invention can also follow the gap separating the ring assembly in the piston groove by introducing an elastically deformable Material to be sealed. It should be noted that the possibility the ring expansion due to the pressure due to such a measure must not be affected.

Die Ausführungsformen sind nicht auf rechteckige Ringquerschnitte beschränkt. Vielmehr gilt die Wirkungsweise auch für Winkel- oder Trapezringausführungen.The embodiments are not limited to rectangular ring cross sections. Rather, the mode of operation also applies to angle or trapezoidal ring designs.

Die gleiche Wirkung wird durch eine Serienanordnung mehrerer Ringe erreicht. Eine integrierte Serienanordnung ergibt sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch, daß der Nutgrund und die Ringinnenkontur durch gerade oder anders geformte Einstiche ausgebildet sind und somit miteinander verbundene Einzelringe darstellen.The same effect is achieved by arranging several rings in series. A Integrated series arrangement results in a further embodiment of the invention in that the groove base and the inner ring contour by straight or different shaped recesses are formed and thus interconnected individual rings represent.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt dieAn embodiment of the invention is shown in the drawing and is in following described in more detail. It shows the

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Strömungsmaschine mit einer erfindungsgemäßen Axialschubausgleichseinrichtung; FIG. 1 is a section of a flow machine with an inventive Axial thrust balancing device;

Fig. 2 bis 5 erfindungsgemäße Ringelemente mit verschiedenen Spaltformen; Fig. 2 ring members to 5 according to the invention with different gap shapes;

Fig. 6 und 7 ein erfindungsgemäßes Ringelement mit axialen Bohrungen; FIGS. 6 and 7, an inventive annular member with axial bores;

Fig. 8 und 9 eine weitere Alternative des erfindungsgemäßen Ringelementes. Fig. 8 and 9, another alternative of the ring element of the invention.

Bei der in der Fig. 1 dargestellten Strömungsmaschine handelt es sich um eine mehrstufige Kreiselpumpe. Erkennbar ist der die Axialschubausgleichseinrichtung umschließende Teil des Pumpengehäuses 1 mit seinem Druckstutzen 2. Zu sehen sind auch die Laufräder 3 der beiden letzten Pumpenstufen. Die Laufräder 3 sind auf einer Welle 4 angeordnet, die neben verschiedenen weiteren Elementen als rotierenden Teil der Axialschubausgleichseinrichtung einen Entlastungskolben 5 trägt. Der feststehende Teil der Axialschubausgleichseinrichtung, eine den Entlastungskolben 5 umschließende Büchse 6, ist im Pumpengehäuse 1 angeordnet.The turbomachine shown in FIG. 1 is a multi-stage centrifugal pump. The part of the pump housing 1 enclosing the axial thrust compensation device can be seen with its pressure port 2 . You can also see the impellers 3 of the last two pump stages. The impellers 3 are arranged on a shaft 4 which, in addition to various other elements as a rotating part of the axial thrust compensation device, carries a relief piston 5 . The fixed part of the axial thrust compensation device, a bushing 6 enclosing the relief piston 5 , is arranged in the pump housing 1 .

Ein wesentlicher Teil des Entlastungskolbens 5 wird durch ein Ringelement 7 gebildet, welches am Umfang des Entlastungskolben 5 in einer Nut 8 so angeordnet ist, daß es sich innerhalb der Nut 8 in einem geringen Maße axial verschieben und in radialer Richtung zu dehnen vermag. Eine solche Dehnung wird ermöglicht durch einen das Ringelement 7 auftrennenden Spalt 9. Der axial bewegliche Entlastungskolben 5 trennt einen im Pumpeninneren gelegenen Raum 10, der einen höheren Druck besitzt, von einem äußeren Raum 11, der einen geringeren Druck besitzt.A substantial part of the relief piston 5 is formed by a ring element 7 , which is arranged on the circumference of the relief piston 5 in a groove 8 so that it can move axially within the groove 8 to a small extent and can expand in the radial direction. Such an expansion is made possible by a gap 9 separating the ring element 7 . The axially movable relief piston 5 separates a space 10 located inside the pump, which has a higher pressure, from an outer space 11 , which has a lower pressure.

In den Fig. 2 und 3 ist ein Ringelement 7 in seiner einfachsten Ausführung in zwei Ansichten dargestellt. Hier besitzt das Ringelement 7 einen gerade verlaufenden Spalt 9. Der Spalt 9 erlaubt es, das Ringelement 7 um ein solches Maß aufzuweiten, daß es über den Rand des Entlastungskolbens 5 geschoben werden kann, bis es schließlich in die Nut 8 einrastet. Der Spalt 9 stellt eine gedrosselte Verbindung zwischen den Räumen 10 und 11 dar. Da das Ringelement 7 durch die zwischen den Räumen 10 und 11 anstehende, über den Spalt zwischen dem Ringelement 7 und der dieses aufnehmenden Nut 8 wirkende Druckdifferenz aufgeweitet wird, legt es sich dichtend an die Innenwand der Büchse 6 an. Somit verbleiben einem zwischen den Räumen 10 und 11 fließenden Leckstrom nur noch zwei Wege mit einer insgesamt geringen Weite. Dies sind der Spalt 9 im Ringelement 7 und der Spalt zwischen dem Ringelement 7 und der Nut 8.In FIGS. 2 and 3, a ring member is shown in its simplest embodiment in two views 7. Here the ring element 7 has a straight gap 9 . The gap 9 allows the ring element 7 to be widened to such an extent that it can be pushed over the edge of the relief piston 5 until it finally engages in the groove 8 . The gap 9 represents a throttled connection between the spaces 10 and 11. Since the ring element 7 is widened by the pressure difference between the spaces 10 and 11 , which acts across the gap between the ring element 7 and the groove 8 receiving it, it settles sealing against the inner wall of the sleeve 6 . This leaves a leakage current flowing between rooms 10 and 11 only two paths with an overall small width. These are the gap 9 in the ring element 7 and the gap between the ring element 7 and the groove 8 .

Der zwischen den Stirnflächen des Ringelementes 7 und den seitlichen Begrenzungswänden der Nut 8 gelegene Spalt wird aufgrund des im Raum 10 herrschenden höheren Druckes in Richtung des Raumes 11 verschoben, wodurch sich der auf der Seite geringeren Druckes gelegene Spaltbereich verengt, also den Leckstrom vermindert.The gap between the end faces of the ring element 7 and the lateral boundary walls of the groove 8 is displaced in the direction of the space 11 due to the higher pressure prevailing in the space 10 , as a result of which the gap area located on the side of the lower pressure is narrowed, that is to say the leakage current is reduced.

Zu einer auf die Optimierung des tribologischen Verhaltens zielenden Bemessung des Ringelementes und der dieses aufnehmenden Nut werden weiter oben genaue Angaben gemacht.To a dimensioning aimed at optimizing the tribological behavior of the ring element and the groove receiving this will be exact above Information provided.

Auch der das Ringelement auftrennende Spalt läßt sich im Sinne einer Verminderung der Leckage weiter verbessern. Die Fig. 4 und 5 zeigen Beispiele hierfür. Sowohl der wellenförmig verlaufende Spalt 12 im Ringelement 13 der Fig. 4 als auch der mäandernde Spalt 14 im Ringelement 15 der Fig. 5 vergrößern die für die Drosselung verfügbare Spaltlänge und damit die Drosselwirkung. Im übrigen ergibt sich eine zusätzliche Drosselwirkung durch die innerhalb eines Spaltes 12 bzw. 14 erfolgende Umlenkung des Leckstroms. Neben den dargestellten Spaltformen sind auch andere Ausführungen, wie ein gezackter Spaltverlauf oder beliebige Kombinationen verschiedener Linienführungen, möglich.The gap separating the ring element can also be further improved in terms of reducing the leakage. Figs. 4 and 5 show examples of this. Both the wave-shaped gap 12 in the ring element 13 of FIG. 4 and the meandering gap 14 in the ring element 15 of FIG. 5 increase the gap length available for throttling and thus the throttling effect. In addition, there is an additional throttling effect due to the deflection of the leakage current occurring within a gap 12 or 14 . In addition to the gap shapes shown, other designs, such as a serrated gap profile or any combination of different lines, are also possible.

In den Fig. 6 und 7 ist als Alternative ein Ringelement 16 dargestellt, welches mit axial verlaufenden Bohrungen 17 versehen ist. Die Bohrungen 17 leiten Flüssigkeit von der Seite höheren Druckes auf die Seite geringeren Druckes des Ringelementes 16. Die an der dortigen Stirnseite austretende Flüssigkeit wirkt als Schmierfilm zwischen dieser Stirnseite und der benachbarten - hier nicht dargestellten - Nutwand. In Figs. 6 and 7 is shown as an alternative, a ring member 16 which is provided with axially extending bores 17. The bores 17 conduct liquid from the higher pressure side to the lower pressure side of the ring element 16 . The liquid emerging at the end face there acts as a lubricating film between this end face and the adjacent groove wall (not shown here).

In den Fig. 8 und 9 ist eine weitere alternative Gestaltung des Ringelementes dargestellt. Dieses Ringelement 18 ist mit Einstichen 19 versehen, in welche ringförmigen Erhebungen innerhalb der Nut des Ringelementes eingreifen (nicht dargestellt).In FIGS. 8 and 9 shows a further alternative design of the ring element is illustrated. This ring element 18 is provided with recesses 19 , in which annular elevations engage within the groove of the ring element (not shown).

In der Zeichnung nicht dargestellt sind solche Ausführungen, bei denen der das Ringelement auftrennende Spalt durch ein zusätzlich einzubringendes Dichtmittel verschlossen wird. Ein solches Dichtmittel kann z. B. durch eine flexible Einlage im Spalt gebildet werden, welches bei der Einbringung des Ringelementes in das Gehäuse bzw. die dort angebrachte Büchse kurzzeitig verdichtet wird, um nach der folgenden Aufweitung des Ringelementes den Spalt auszufüllen. Es kann aber auch ein nach der Montage des Ringelementes in den Spalt eingebrachtes, bei der Verarbeitung fließfähiges Dichtmittel sein, welches den Spalt im Betriebszustand ausfüllt.In the drawing, such designs are not shown, in which the Gap separating the ring element by means of an additional sealant is closed. Such a sealant can e.g. B. through a flexible insert in Gap are formed, which when the ring element is introduced into the Housing or the sleeve attached there is briefly compressed to after the following expansion of the ring element to fill the gap. But it can also a introduced into the gap after the assembly of the ring element, in the Processing flowable sealant, which the gap in the operating state fills.

Claims

1. Axial thrust compensation device, comprising a relief piston rotating with a shaft, with a groove arranged on the outer circumference of the relief piston and an annular element arranged therein, the annular element having a small axial clearance with formation of a gap between its axial end faces and the lateral boundary walls opposite them Groove arranged displaceably and the relief piston is guided in an opening of a housing, characterized in that the ring element ( 7 ; 13 ; 15 ; 16 ; 18 ) is separated by a gap ( 9 ; 12 ; 14 ), one between the axial end faces of the ring element ( 7 ; 13 ; 15 ; 16 ; 18 ) applied pressure difference the ring element ( 7 ; 13 ; 15 ; 16 ; 18 ) expands elastically and rests sealingly against the inner wall of the opening.

2. axial thrust compensation device according to claim 1, characterized in that the ring element ( 7 ; 13 ; 15 ; 16 ; 18 ) separating gap ( 9 ; 12 ; 14 ) a fluid-carrying, pressure-transmitting connection between the end faces of the ring element ( 7 ; 13 ; 15 ; 16 ; 18 ) forms.

3. Axial thrust compensation device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the geometric dimensions of the ring element ( 7 ; 13 ; 15 ; 16 ; 18 ) of the condition
suffice, whereby
d _a the outer diameter of the ring element,
d _i the inner diameter of the ring element,
µ the coefficient of static friction and
l is the length of the ring element.

4. Axial thrust compensation device according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the low-pressure side radially flowing sealing gap to a minimum value due to the resulting axial force is set.

5. axial thrust compensation device according to claim 2, characterized in that the pressure-transmitting gap ( 9 ; 12 ; 14 ) has a shape increasing the gap length.

6. Axial thrust compensation device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the ring element is provided with axial bores ( 17 ) connecting the end faces.

7. axial thrust compensation device according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the ring element ( 7 ; 13 ; 15 ; 16 ; 18 ) separating gap ( 9 ; 12 ; 14 ) a sealant is inserted.

8. axial thrust compensation device according to claim 7, characterized in that a sealing strip made of an elastically resilient material is inserted into the gap ( 9 ; 12 ; 14 ).

9. axial thrust compensation device according to claim 7, characterized in that a flowable during its processing, the gap ( 9 ; 12 ; 14 ) in the operating state sealing sealant is inserted.

10. axial thrust compensation device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the end faces of the ring element ( 7 ; 13 ; 15 ; 16 ; 18 ) are provided with a profile or with regular or irregular structures, such as grooves, grooves or depressions.

11. Axial thrust compensation device according to one of claims 1 to 10, characterized in that an annular element ( 7 ; 13 ; 15 ; 16 ; 18 ) or parts thereof consist of a pressure-resistant elastic material.

12. Axial thrust compensation device according to one of claims 1 to 11, characterized characterized in that the ring member has a rectangular shape deviating cross-section, such as an angular or trapezoidal shape.

13. Axial thrust compensation device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the groove base and the inner contour of the ring element ( 7 ; 13 ; 15 ; 16 ; 18 ) are formed by straight or differently shaped recesses ( 19 ).