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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Anordnung mit einer ersten hydraulischen Einheit, insbesondere einem Druckwandler, der einen ersten Rotor aufweist, und einer zweiten hydraulischen Einheit, insbesondere einer Verstärkungspumpe, die einen zweiten Rotor und ein Gehäuse aufweist, wobei eine Antriebswelle den ersten Rotor und den zweiten Rotor verbindet und die Antriebswelle in einem Gehäuseabschnitt gelagert ist, der einen mit dem Inneren des Gehäuses in Fluidverbindung stehenden Raum begrenzt, der im Bereich des Lagers der Antriebswelle abgedichtet ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden im Zusammenhang mit einer Pumpenanordnung beschrieben, die in einem Umkehrosmose-System verwendet wird. Sie ist aber auch in anderen Fällen anwendbar. Die beiden hydraulischen Einheiten haben unterschiedliche Drücke.
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In einem Umkehrosmose-System wird eine Membrane mit einer zu reinigenden Flüssigkeit, beispielsweise Salzwasser, die unter einem hohen Druck steht, beaufschlagt. Ein Teil der Flüssigkeit durchdringt dann die Membrane. Der verbleibende Anteil der Flüssigkeit, der dann eine höhere Konzentration an ”Verschmutzung” aufweist, wird verworfen. Allerdings steht dieser verbleibende Teil der Flüssigkeit noch unter einem relativ hohen Druck. Dementsprechend ist es wünschenswert, den Energiegehalt dieser verbleibenden Flüssigkeit jedenfalls zum größten Teil wieder zurück zu gewinnen.
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Zu diesem Zweck wird der Druckwandler als erste hydraulische Einheit verwendet. Der Druckwandler weist einen Hochdruck-Eingang und einen Niederdruck-Ausgang auf. Der Hochdruck-Eingang ist mit der Einheit verbunden, die die Membrane enthält. Diesem Hochdruck-Eingang wird die verbleibende Flüssigkeit, die auch als ”Konzentrat” bezeichnet wird, zugeführt. Ferner weist der Druckwandler einen Niederdruck-Eingang und einen Hochdruck-Ausgang auf. Über den Niederdruck-Eingang wird frische, zu reinigende Flüssigkeit zugeführt. Für den Aufbau des Druckwandlers gibt es verschiedene Möglichkeiten. Eine Möglichkeit besteht darin, eine Trommel zu verwenden, in der in Umfangsrichtung verteilt mehrere Zylinder angeordnet sind. Diese Trommel wird durch einen Motor gedreht. Wenn ein Zylinder eine Steueröffnung überstreicht, die mit dem Hochdruck-Eingang verbunden ist, wird der Zylinder mit Konzentrat unter hohem Druck gefüllt. Dieses Konzentrat verdrängt frische Flüssigkeit, die in einer anderen Drehstellung der Trommel über die andere Stirnseite der Trommel in den Zylinder eingeführt worden ist. Somit kann man den Druck des Konzentrats zumindest weitgehend auf frisch zugeführte, zu reinigende Flüssigkeit übertragen.
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Allerdings reicht die Druckerhöhung der frisch zugeführten Flüssigkeit nicht aus, weil in dem Kreislauf zwischen Membraneinheit und Druckwandler, im Druckwandler selbst und in der Membraneinheit Druckverluste aufgetreten sind. Um also die frische Flüssigkeit wieder der Membrane zuführen zu können, ist eine weitere Druckerhöhung notwendig, für die die Verstärkungspumpe als zweite hydraulische Einheit verwendet wird. Die Verstärkungspumpe weist einen Eingang auf, der mit dem Hochdruck-Ausgang des Druckwandlers verbunden ist. Die Verstärkungspumpe erhöht dann den Druck in der frisch zugeführten Flüssigkeit weiter. Die Druckerhöhung ist relativ klein. Sie liegt im Bereich von wenigen bar. Allerdings erfolgt diese Druckerhöhung bereits auf einem relativ hohen Druckniveau in der Größenordnung von 30–90 bar.
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Wenn der Druckausgang der Verstärkerpumpe mit dem Inneren des Gehäuses der Pumpe in Verbindung steht oder auf andere Weise eine Leckage zwischen dem Druckausgang der Verstärkungspumpe und dem Inneren des Gehäuses besteht, dann baut sich im Inneren des Gehäuses ein relativ hoher Druck auf. Gegen diesen Druck muss die Durchführung der Antriebswelle durch den Gehäuseabschnitt abgedichtet sein.
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Man hat hierzu bisher das Lager verwendet, mit dem die Antriebswelle in dem Gehäuseabschnitt gelagert ist. Dies hat allerdings den Nachteil, dass bei einem Verschleiß des Lagers gelegentlich auch die Dichtungswirkung nachlässt.
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In
DE 10 2010 009 581 A1 wird eine Umkehrosmose-Vorrichtung offenbart, umfassend einen Druckwandler und eine Verstärkungspumpe, die in einer Baueinheit ausgebildet sein können. In diesem Fall weisen der Druckwandler und die Verstärkungspumpe eine gemeinsame Antriebswelle mit einem Dichtungselement auf.
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DE 10 2007 048 316 B4 offenbart eine hydraulische Axialkolbenmaschine umfassend eine Zylindertrommel, die drehfest mit einer Welle verbunden ist. Innerhalb der Zylindertrommel sind dabei Zylinder angeordnet, die über eine Ventilplatte mit Flüssigkeit versorgt werden. In den Zylindern sind weiterhin Kolben angeordnet, die mit Gleitschuhen an einer Schrägscheibe anliegen.
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DE 30 23 219 A1 offenbart eine Turbopumpe umfassend einen Kreiselpumpenteil und einen Turbinenteil. Der Kreiselpumpenteil und der Turbinenteil sind dabei durch eine gemeinsame Antriebswelle verbunden.
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US 6 773 226 B2 offenbart eine hydraulische Anordnung umfassend einen Druckwandler und einen zylinderförmigen Rotor. Im Rotor ist dabei eine Vielzahl an Zylindern angeordnet. Innerhalb der Zylinder sind dabei verlagerbare Schieber angeordnet, die eine Druckübertragung von einer Flüssigkeit auf eine andere Flüssigkeit ermöglichen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zufrieden stellende Abdichtung zu erreichen und insbesondere die Dichtungswirkung von der Lagerwirkung zu entkoppeln.
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Diese Aufgabe wird bei einer hydraulischen Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass ein Dichtungselement drehbar auf der Antriebswelle angeordnet ist, das auf der Antriebswelle axial verschiebbar ist und durch einen Druck im Inneren des Gehäuses beaufschlagt ist, der das Dichtungselement mit einer ersten axialen Stirnseite an eine Anlagefläche am Gehäuseabschnitt andrückt, wobei die Stirnseite und die Anlagefläche senkrecht zur Antriebswelle gerichtet sind.
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Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Dichtungswirkung von der Lagerwirkung zu entkoppeln. Ferner wird die Dichtungswirkung zwischen Flächen erzielt, auf denen die Rotationsachse der Antriebswelle senkrecht steht. Wenn das Lager verschleißt und die Antriebswelle eine von ihrer Idealposition abweichende Position einnimmt, das Dichtungselement also beispielsweise radial verlagert wird, dann ändert dies praktisch nichts an der Dichtungswirkung. Die erste axiale Stirnseite des Dichtungselements und die Anlagefläche am Gehäuseabschnitt können sich in diesem Fall zwar geringfügig gegeneinander verschieben. Sie liegen aber nach wie vor flächig aneinander an, so dass die Dichtungswirkung erhalten bleibt. Da das Dichtungselement drehbar auf der Antriebswelle angeordnet ist, erfolgt keine Rotationsbewegung zwischen der Stirnseite und der Anlagefläche. Die Rotationsbewegung erfolgt vielmehr zwischen der Antriebswelle und dem Dichtungselement, wenn sich die Antriebswelle dreht. Die Anlagefläche muss nicht unmittelbar Bestandteil des Gehäuseabschnitts sein. Sie kann auch an einem Element ausgebildet sein, das in den Gehäuseabschnitt eingesetzt ist. Die Anlagefläche ist jedenfalls mit dem Gehäuseabschnitt drehfest verbunden.
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Vorzugsweise ist ein Leckagepfad zwischen dem Dichtungselement und der Antriebswelle ausgebildet. Man erlaubt also einen kleinen Flüssigkeitsstrom zwischen dem Dichtungselement und der Antriebswelle. Diese Strömung verhindert die Ablagerung von Verunreinigungen. Gleichzeitig sorgt sie in vielen Fällen für eine gewisse Kühlung und Schmierung, so dass die bei der Drehung der Antriebswelle relativ zum Dichtungselement erzeugte Reibungswärme abgeführt werden kann und dementsprechend auch ein Verschleiß des Dichtungselements verringert oder sogar weitgehend verhindert werden kann. Darüber hinaus erzeugt die Strömung durch den Leckagepfad einen Druckabfall. Dieser Druckabfall hilft mit, das Dichtungselement gegen die Anlagefläche am Gehäuseabschnitt anzudrücken.
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Hierbei ist bevorzugt, dass der Leckagepfad einen Strömungswiderstand aufweist, der größer ist als ein Strömungswiderstand durch einen Strömungspfad zwischen der Antriebswelle und dem Gehäuseabschnitt. Man lässt also auch zwischen der Antriebswelle und dem Gehäuseabschnitt eine Flüssigkeitsströmung zu, die auch hier die Ablagerung von Verunreinigungen verhindert und für einen Abtransport von Wärme sorgt. Ein Flüssigkeitsstrom in begrenzter Höhe ist hier unkritisch, weil auf der anderen Seite des Gehäuseabschnitts die erste hydraulische Einheit angeordnet ist, die ebenfalls die gleiche Flüssigkeit handhabt. Da die erste hydraulische Einheit in ihrem Inneren in der Regel ebenfalls nicht vollständig dicht ausgebildet ist, schadet ein kleiner zusätzlicher Flüssigkeitsstrom nicht. Der Flüssigkeitsstrom durch den Gehäuseabschnitt entlang der Antriebswelle ist allerdings so klein, dass er nicht zu einer nennenswerten Druckverminderung in der zweiten hydraulischen Einheit führt.
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Bevorzugterweise mündet der Strömungspfad in einen Bereich der ersten hydraulischen Einheit, der einem Niederdruck-Eingang der ersten hydraulischen Einheit benachbart ist. Da die zweite hydraulische Einheit, z. B. die Verstärkungspumpe, frische Flüssigkeit fördert, ist es unerheblich, wenn diese Flüssigkeit, die durch den Leckagepfad und Strömungspfad in die erste hydraulische Einheit, z. B. den Druckwandler, übergetreten ist, wieder dem Niederdruck-Eingang der ersten hydraulischen Einheit zugeführt wird. In diesem Fall benötigt man nicht einmal eine Entsorgung für diese Leckageflüssigkeit. Vielmehr kann diese Leckageflüssigkeit in der ersten hydraulischen Einheit erneut in den Flüssigkeitskreislauf eingespeist werden.
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Vorzugsweise weist das Dichtungselement einen Innenring aus einem Dichtungsmaterial und einen Außenring aus einem Verstärkungsmaterial auf, wobei die erste axiale Stirnseite des Dichtungselements am Innenring ausgebildet ist. In diesem Fall kann man das Material des Innenrings so wählen, dass es reibungsarm mit dem Material der Antriebswelle zusammenwirkt. Wenn die Antriebswelle aus Stahl gebildet ist, dann ist der Innenring beispielsweise aus einem elastomeren Kunststoff gebildet, vorzugsweise aus der Gruppe der hochfesten thermoplastischen Kunststoffe auf der Basis von Polyaryletherketonen, insbesondere Polyetheretherketonen, Polyamiden, Polyacetalen, Polyarylether, Polyethylenterephtalaten, Polyphenylensulfiden, Polysulfonen, Polyethersulfonen, Polyetherimiden, Polyamidimiden, Polyacrylaten, Phenol-Harzen, wie Novolack-Harzen, oder Ähnliches, wobei als Füllstoffe Glas, Graphit, Polytetrafluorethylen oder Kohlenstoff, insbesondere in Faserform, verwendet werden können. Der Außenring ist hingegen in der Lage, auch größere Kräfte aufzunehmen. Der Außenring kann beispielsweise aus einem Stahl gebildet sein. Die Stirnseite des Dichtungselements ist hingegen am Innenring ausgebildet, so dass das Dichtungsmaterial nicht nur die Rotationsbewegung der Antriebswelle aufnimmt, sondern auch für die Abdichtung verwendet werden kann.
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Hierbei ist bevorzugt, dass der Innenring im Bereich der ersten axialen Stirnseite eine Durchmesservergrößerung aufweist. Diese Durchmesservergrößerung deckt die entsprechende Stirnseite des Außenrings jedenfalls teilweise ab und zwar so, dass auf jeden Fall sichergestellt ist, dass der Dichtungsring mit dem Innenring an der Anlagefläche anliegt.
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Vorzugsweise ist das Lager als Gleitlager ausgebildet, das aus dem Gehäuseabschnitt in Richtung auf das Dichtungselement vorsteht, wobei die Anlage am Gleitlager ausgebildet ist. Die Anlagefläche wird durch eine Stirnfläche des Gleitlagers gebildet. Dies hat den Vorteil, dass man die Stirnfläche des Gleitlagers mit der gewünschten Genauigkeit bearbeiten kann, bevor das Gleitlager in den Gehäuseabschnitt eingesetzt wird. Dementsprechend lassen sich hervorragende Dichtungseigenschaften in der Paarung aus Anlagefläche und erster axialer Stirnseite des Dichtungselements erreichen. Eine Leckage aus der zweiten hydraulischen Einheit heraus kann dann nur unmittelbar entlang der Antriebswelle erfolgen, wo sie aber relativ klein gehalten werden kann.
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Vorzugsweise weist die erste axiale Stirnseite des Dichtungselements einen Außendurchmesser auf, der kleiner oder gleich dem Außendurchmesser der Anlagefläche ist. Dementsprechend wird, wenn das Dichtungselement an der Stirnfläche des Gleitlagers anliegt, kein Flächenbereich mehr vorhanden sein, durch den Druck der Flüssigkeit in eine Richtung wirken könnte, in der das Dichtungselement vom Gehäuseabschnitt weggedrückt wird. Vielmehr ist dafür gesorgt, dass das Dichtungselement durch den Druck im Inneren des Gehäuses mit ausreichender Kraft gegen die Anlagefläche gedrückt wird.
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Vorzugsweise weist das Dichtungselement eine Durchmesservergrößerung in einer vorbestimmten Entfernung zum Gehäuseabschnitt auf. Diese Durchmesservergrößerung kann sich auf den Außenring beschränken und erhöht die Stabilität des Außenrings.
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Bevorzugterweise weist der Gehäuseabschnitt einen Ringvorsprung auf, der das Dichtungselement in axialer Richtung zumindest auf einem Teil seiner Länge übergreift und mit dem Dichtungselement einen Ringspalt bildet. Diese Ausgestaltung hat Vorteile zu Beginn des Betriebs der Pumpenanordnung, falls in dieser Phase das Dichtungselement noch nicht mit ausreichender Kraft an der Anlagefläche anliegt. In diesem Fall kann Flüssigkeit aus dem mit dem Inneren des Pumpengehäuses in Fluidverbindung stehenden Raum zwar durch den Ringspalt abfließen. Der Ringspalt erzeugt jedoch einen Druckabfall, so dass der Druck, der das Dichtungselement in Richtung auf den Gehäuseabschnitt drückt, größer ist als der Druck, der in entgegen gesetzte Richtung wirkt. Dementsprechend sind auch die Kräfte, die das Dichtungselement in Richtung auf den Gehäuseabschnitt drücken, größer als die Kräfte in die entgegen gesetzte Richtung. Bereits nach einer sehr kurzen Zeit wird das Dichtungselement mit ausreichender Kraft an die Anlagefläche angedrückt.
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Vorzugsweise ist ein elastisches Element zwischen der axialen Stirnseite und der Anlagefläche angeordnet. Dies ergibt eine weitere Sicherung für eine verbesserte Dichtigkeit, auch bei Verschiebungen, die beispielsweise durch einen Verschleiß oder einen schiefen Winkel beim Zusammenbau entstehen können.
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Vorzugsweise ist das elastische Element ringförmig ausgebildet. In diesem Fall kann es die Antriebswelle umgeben, so dass keine Lücken für eine hindurch tretende Flüssigkeit verbleiben.
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Bevorzugterweise weist das elastische Element eine abgeflachte Seite auf, die an einem der beiden Elemente axiale Stirnseite und Anlagefläche anliegt, wobei das elastische Element mit einer der abgeflachten Seite gegenüber liegenden Seite in eine Nut in dem anderen der beiden Elemente axiale Stirnseite und Anlagefläche hineinragt. Die flache Seite des elastischen Elements kann entlang der Fläche, an der sie anliegt, verschoben werden, ohne dass die Dichtigkeit darunter leidet. Dementsprechend lassen sich kleine Verlagerungsbewegungen der Antriebswelle auffangen. Die gegenüber liegende Seite des elastischen Elements ragt in die Nut hinein, so dass hier eine entsprechend längere Dichtungszone ausgebildet wird.
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Hierbei ist bevorzugt, dass die Nut im Querschnitt entgegengesetzt gerichtete Seitenflanken aufweist und insbesondere dreieckförmig ausgebildet ist, wobei die gegenüberliegende Seite des elastischen Elements im Querschnitt einen Teilkreis bildet. Das elastische Element kann dann nicht nur radiale Verschiebungen aufnehmen, indem es auf der ebenen Fläche gleitet, sondern es kann auch Winkelfehler der Antriebswelle aufnehmen, indem das elastische Element in der Nut kippen kann. Aufgrund des teilkreisförmigen Querschnitts ist sichergestellt, dass immer mindestens eine Berührungslinie vorhanden ist, an der das elastische Element in der Nut abdichten kann.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
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1 einen schematischen Querschnitt durch eine Pumpenanordnung,
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2 ein vergrößertes Detail II nach 1 und
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3 ein Detail einer abgewandelten Ausführungsform.
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1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine als Pumpenanordnung 1 ausgebildete hydraulische Anordnung. Die Pumpenanordnung 1 weist einen Druckwandler 2 als erste hydraulische Einheit auf, der einen Hochdruck-Eingang 3, einen Niederdruck-Ausgang 4, einen Niederdruck-Eingang 5 und einen Hochdruck-Ausgang 6 aufweist. Ferner weist die Pumpenanordnung eine Verstärkungspumpe 7 als zweite hydraulische Einheit auf, deren Eingang 8 mit dem Hochdruck-Ausgang 6 des Druckwandlers 2 verbunden ist.
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Der Druckwandler 2 weist einen Wandlerrotor 9 auf, der von einer Antriebswelle 10 angetrieben ist. An der Antriebswelle 10 ist ein hier nicht näher dargestellter Motor angeschlossen, der den Wandlerrotor 9 in Drehung versetzen kann.
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Die Verstärkungspumpe 7 weist einen Pumpenrotor 11 auf, der über eine Kupplung 12 mit der Antriebswelle 10 verbunden ist. Der Pumpenrotor 11 weist in Umfangsrichtung verteilt mehrere Flügel 13 auf. Die Verstärkungspumpe 7 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel also als Flügelzellenpumpe ausgebildet. Andere Pumpenarten sind ebenfalls verwendbar.
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Der Wandlerrotor 9 weist im vorliegenden Fall mehrere Zylinder 14a, 14b auf, die in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind. Der Zylinder 14a steht in der in 1 dargestellten Position mit dem Niederdruck-Eingang 5 an einer Stirnseite und mit dem Niederdruck-Ausgang 4 an der anderen Stirnseite in Verbindung. Dementsprechend kann Flüssigkeit vom Niederdruck-Eingang 5 in den Zylinder 14a strömen und den Zylinder 14a füllen. Wenn der Wandlerrotor 9 weiter gedreht worden ist, gelangt der Zylinder in die Position des Zylinders 14b. Hier steht nun die zuvor mit dem Niederdruck-Ausgang 4 in Verbindung stehende Stirnseite mit dem Hochdruck-Eingang 3 des Druckwandlers 2 in Verbindung, während die entgegen gesetzte Stirnseite des Zylinders 14b mit dem Hochdruck-Ausgang 6 des Druckwandlers 2 in Verbindung steht. Die am Hochdruckeingang 3 anstehende Flüssigkeit mit ihrem hohen Druck schiebt dann die zuvor im Zylinder 14b enthaltene Flüssigkeit in den Hochdruck-Ausgang 6, so dass am Hochdruck-Ausgang 6 die über den Niederdruck-Eingang 5 zugeführte Flüssigkeit mit dem Druck ausgegeben wird, der am Hochdruck-Eingang 3 herrscht.
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Die Verstärkungspumpe 7 sorgt dann für eine weitere Druckerhöhung. Diese Druckerhöhung kann sich auf wenige bar beschränken. Allerdings erfolgt diese Druckerhöhung bereits auf einem sehr hohen Druckniveau.
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Die Verstärkungspumpe 7 und der Druckwandler 2 sind durch einen Gehäuseabschnitt 15 miteinander verbunden. In diesem Gehäuseabschnitt 15 ist die Antriebswelle 10 drehbar gelagert. Der Gehäuseabschnitt 15 begrenzt einen Raum 16, der mit dem Inneren des Pumpengehäuses 17 in Fluidverbindung steht. Im Inneren des Pumpengehäuses 17 herrscht ein Druck, der zwischen dem Druck am Eingang 8 der Verstärkungspumpe 7 und an einem Druckausgang 18 der Verstärkungspumpe 7 liegt. Wenn, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel, der Druckausgang 8 mit dem Inneren des Pumpengehäuses 17 in Verbindung steht, dann herrscht im Inneren des Pumpengehäuses 17 der höchste Druck in der Pumpenanordnung 1. Dementsprechend herrscht dieser Druck auch im Raum 16.
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Der Raum 16 muss zum Druckwandler 2 hin abgedichtet werden. Die ”Abdichtung” muss allerdings nicht perfekt sein. Ein kleiner Flüssigkeitsstrom vom Raum 16 entlang der Antriebswelle 10 zur Seite des Gehäuseabschnitts 15, an der der Druckwandler 2 angeordnet ist, ist durchaus zulässig und sogar erwünscht. Ein derartiger Flüssigkeitsstrom kann Verunreinigungen entfernen, die sich in Lagerstellen oder Berührungsbereichen an der Antriebswelle absetzen könnten. Ferner kann dieser Flüssigkeitsstrom auch Wärme abführen, die sich beispielsweise in der Lagerung der Antriebswelle 10 ergibt.
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Zur Lagerung der Antriebswelle 10 ist ein Gleitlager 19 in ein Halteteil 20 eingesetzt, das in den Gehäuseabschnitt 15 eingeschraubt ist. Das Halteteil 20 bildet hier also funktionell einen Teil des Gehäuseabschnitts 15.
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Das Gleitlager steht aus dem Halteteil 20 etwas vor und zwar in Richtung auf den Pumpenrotor 11, also in Richtung auf den Raum 16. Hier weist das Gleitlager eine Durchmesservergrößerung 21 mit einer freien Stirnfläche auf. Die Stirnfläche bildet eine Anlagefläche 22 für ein Dichtungselement 23, das im Folgenden erläutert wird.
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Das Dichtungselement 23 weist einen Innenring 24 aus einem elastomeren Kunststoff auf. Der Innenring 24 kann beispielsweise aus einem Kunststoff gebildet sein, der mit dem Stahl der Antriebswelle 10 reibungsarm zusammenwirkt. Ein derartiger Kunststoff ist beispielsweise PEEK (Polyetheretherketone). Ferner weist das Dichtungselement 23 einen Außenring 25 auf. Der Außenring 25 weist in einer gewissen Entfernung zum Halteelement 20 einen vergrößerten Durchmesser auf. Er kann aus einem relativ stabilen und festen Material gebildet sein, beispielsweise Stahl.
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Der Innenring 24 weist an seiner ersten axialen Stirnseite 26, die dem Gleitlager 19 zugewandt ist, eine Durchmesservergrößerung 27 auf, die so groß ist, dass sie die dem Gleitlager 19 zugewandte Stirnseite des Außenrings 25 außerhalb dessen Durchmesservergrößerung abdeckt. Die Stirnseite 26, die an der Anlagefläche 22 des Gleitlagers 19 anliegt, ist also vollständig aus Kunststoff gebildet.
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Das Dichtungselement 23 und die Antriebswelle 10 sind relativ zueinander drehbar. Zwischen dem Dichtungselement 23 und der Antriebswelle 10 ist ein Leckagepfad 28 ausgebildet. Wie oben erwähnt, kann durch diesen Leckagepfad 28 ein kleiner Flüssigkeitsstrom fließen, der verhindert, dass sich zwischen dem Dichtungselement 23 und der Antriebswelle 10 Verunreinigungen ablagern. Dieser Flüssigkeitsstrom sorgt auch für eine gewisse Schmierung. Darüber hinaus kann dieser Flüssigkeitsstrom durch den Leckagepfad 28 auch Wärme abführen, die sich bei der Drehung der Antriebswelle 10 relativ zum Dichtungselement 23 bilden kann.
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Zwischen dem Gleitlager 19 und der Antriebswelle 10 ist ein Strömungspfad 29 ausgebildet. Der Strömungspfad 29 hat einen kleineren Strömungswiderstand als der Leckagepfad 28. Dementsprechend kann sich durch Flüssigkeit, die durch den Leckagepfad 28 strömt, kein Druck zwischen dem Gleitlager 19 und dem Dichtungselement 23 aufbauen.
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Das Halteteil 20 weist einen Ringvorsprung 30 auf, der das Dichtungselement 23 auf einem kleinen Teil seiner axialen Länge umgibt. Der Ringvorsprung 30 bildet mit dem Dichtungselement 23 einen Ringspalt 31.
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Zwischen dem Raum 16 und dem Innenraum des Druckwandlers 2 ist mit Hilfe des Dichtungselements 23 eine Hochdruckdichtung gebildet. Die Funktion des Dichtungselements 23 lässt sich wie folgt beschreiben: Das Dichtungselement 23 ist auf der Antriebswelle 10 in Axialrichtung der Antriebswelle 10 verlagerbar.
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Sobald sich ein Flüssigkeitsdruck im Raum 16 aufbaut, wird das Dichtungselement 23 in Richtung auf das Halteteil 20 verschoben. Dies gilt auch dann, wenn noch ein Spalt zwischen der Anlagefläche 22 und der ersten axialen Stirnseite 26 des Dichtungselements 23 besteht. Die zur Verschiebung notwendigen Kräfte werden durch Druckdifferenzen aufgebracht. Eine Druckdifferenz ergibt sich beispielsweise durch die Strömung durch den Leckagepfad 28. Auch die Flüssigkeit, die durch den Ringspalt 31 strömt, erleidet einen kleinen Druckabfall, so dass der Druck, der auf die erste axiale Stirnseite 26 des Dichtungselements 23 wirkt, kleiner ist als ein Druck, der auf die zweite axiale Stirnseite 32 des Dichtungselements 23 in die entgegen gesetzte Richtung wirkt. Der Druck auf die zweite axiale Stirnseite 32 schiebt dann das Dichtungselement 23 zur Anlage an das Gleitlager 19.
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Sobald die erste axiale Stirnseite 26 zur Anlage an der Anlagefläche 22 gekommen ist und ein gewisser Anpressdruck aufgebracht worden ist, kann keine Flüssigkeit mehr zwischen dem Dichtungselement 23 und dem Gleitlager 19 hindurch treten. Es verbleibt bei dem kleinen Strom durch den Leckagepfad 28 und dem Strömungspfad 29, der aber insbesondere dann erwünscht ist, wenn es sich bei der zu fördernden Flüssigkeit um Wasser handelt.
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Sollte das Gleitlager 19 etwas verschleißen, was beispielsweise zu einem etwas größeren Innendurchmesser des Gleitlagers 19 führt, und die Antriebswelle 10 ihre radiale Lage etwas verändern, hat dies keine negative Auswirkung auf die Abdichtung zwischen dem Dichtungselement 23 und dem Gleitlager 19. Da die Stirnseite 26 und die Anlagefläche 22 auch senkrecht zur Antriebswelle 10 gerichtet sind, ergibt sich bei einer radialen Verlagerung der Antriebswelle 10 allenfalls eine kleine Verschiebung zwischen der Anlagefläche 22 und der Stirnseite 26, die jedoch die Dichtigkeit nicht beeinträchtigt. Das Dichtungselement 23 kann sich mit der Antriebswelle 10 radial verlagern, ohne die Abdichtung zwischen dem Dichtungselement 23 und dem Gleitlager 19 zu beeinträchtigen. Auch bei einer kleinen radialen Verlagerung des Dichtungselements 23 bleiben die Stirnseite 26 und die Anlagefläche 22 in flächigem Kontakt.
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Die Durchmesservergrößerung 27 des Innenrings 24 des Dichtungselements 23 ist so dimensioniert, dass sie kleiner ist als die Durchmesservergrößerung 21 des Gleitlagers 19. Dementsprechend entsteht hier keine Druckangriffsfläche für Drücke, die das Dichtungselement 23 von dem Gleitlager 19 wegschieben möchten.
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Wie in 1 zu erkennen ist, mündet der Strömungspfad in einem Bereich des Druckwandlers 2, der dem Niederdruck-Eingang 5 benachbart ist. Flüssigkeit, die durch den Strömungspfad 29 tritt, kann also sozusagen wieder in den Kreislauf zurückgeführt werden.
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3 zeigt eine vergrößerte Teilansicht einer abgewandelten Ausführungsform. Hier ist zwischen der Anlagefläche 22 und der axialen Stirnseite 26 ein elastisches Element 33 angeordnet, das beispielsweise durch einen O-Ring gebildet sein kann. Das elastische Element weist eine abgeflachte Seite auf, die hier an der Anlagefläche 22 anliegt. Die axiale Stirnseite 26 ist mit einer Nut 34 versehen, die im vorliegenden Fall im Querschnitt dreieckförmig ausgebildet ist. Sie kann aber auch trapezförmig ausgebildet sein. Wichtig ist, dass sie aufeinander zugeneigte Flanken aufweist. Das elastische Element 33 weist in dem Bereich, in dem es in die Nut 34 hineinragt, im Querschnitt die Form eines Teilkreises oder Kreisabschnitts auf. Diese Kreisform gewährleistet, dass das elastische Element 33 auch dann immer an mindestens einer der beiden Flanken der Nut 34 anliegt, wenn sich beispielsweise aufgrund von Montageungenauigkeiten ein kleines Kippen der Antriebswelle gegenüber dem Lager ergibt.
