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Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst eine berührungslose Dichtung, insbesondere eine hydrodynamische Dichtung, bei welcher zwei Dichtelemente gegeneinander rotieren. Im Weiteren betrifft die Erfindung eine Maschinenelementanordnung mit zueinander rotierenden Maschinenelementen, welche durch die erfindungsgemäße Dichtung gegeneinander abgedichtet sind.
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Die
DE 10 2007 004 743 A1 zeigt eine Dichtungsanordnung für eine nichthermetische Dichtung eines Spaltes zwischen einem Stator und einem Rotor einer Gasturbine. Die Dichtungsanordnung umfasst mindestens einen rotorseitigen Dichtkörper und mindestens einem statorseitigen Dichtkörper, welcher benachbart zu dem rotorseitigen Dichtkörper eine in Radialrichtung abgestufte Kontur aufweist. Der statorseitige Dichtkörper definiert mit dem rotorseitigen Dichtkörper einen Durchströmungsraum, wobei sowohl der rotorseitige Dichtkörper als auch der statorseitige Dichtkörper über den Umfang derselben verteilt mehrere schaufelartige Vorsprünge aufweisen, welche in den Durchströmungsraum hineinragen.
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Die
US 3 251 601 A lehrt eine Labyrinthdichtung, welche insbesondere zur Abdichtung zwischen einem Rotor und einem Stator einer Turbomaschine vorgesehen ist. Die Labyrinthdichtung umfasst eine rotierbare Dichtscheibe, die auf ihrem radial äußeren Ende Flügel oder Leitschaufeln aufweist, um eine Strömung in radialer Richtung zu bewirken. Am Stator ist eine kaskadenartige Begrenzung ausgebildet.
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Aus der
US 7,971,882 B1 ist eine Labyrinthdichtung bekannt, welche eine Wabendichtung zwischen einem Stator und einem Rotor einer Gasturbine ausbildet. Die Labyrinthdichtung umfasst ein stationäres Element mit einer abgestuften Oberfläche, welche einem rotierenden Element mit Zähnen gegenübersteht. Zwischen den Zähnen sind Hohlräume ausgebildet, welche eine Strömung verursachen.
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Die
FR 472 493 A zeigt eine Dichtung für eine Welle, bei welcher die Welle an ihrem äußeren Umfang eine Vielzahl an Vorsprüngen aufweist. Die Vorsprünge ragen in entsprechende Ausformungen einer Lagebüchse hinein.
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Aus der
WO 86/04970 A1 ist eine Dichtung für eine Strömungsmaschine bekannt, bei welcher in einem Spalt zwischen einem Rotor und einem Stator eine Zusatzbeschaufelung zwischen mindestens zwei Dichtspitzen des Rotors angeordnet ist.
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Die
DE 11 93 324 A zeigt eine hydrodynamische Dichtung mit einem zwischen zwei Maschinenteilen angeordneten ringförmigen Zwischenstück, welches mit jedem der beiden Maschinenteile jeweils einen Dichtungsspalt bildet. Die Dichtungsspalte sind mit einem Dichtungsmedium, wie z. B. Öl gefüllt. Durch Schraubennuten wird in jedem Dichtungsspalt eine Förderwirkung erzielt.
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Die
CH 414 283 A zeigt eine Abdichtung eines Flüssigkeitsanschlusses für Rotorwellen, welche eine Labyrinthdichtung aus zwei Sätzen konzentrischer zylindrischer Elemente umfasst. Die konzentrischen zylindrischen Elemente des ersten Satzes greifen in die Zwischenräume zwischen den konzentrischen zylindrischen Elementen des zweiten Satzes ein. Die Abdichtung umfasst weiterhin eine Reihe von Rippen oder Trennwänden zwischen Aussparungen, die in einem Leckflüssigkeitsweg so angeordnet sind, dass sie mit dem Rotor umlaufen. Die Trennwände zwischen den Aussparungen bilden eine Mehrzahl von radialen Öffnungen, die gleichmäßig um die Rotorachse verteilt angeordnet sind.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, die berührungslose Abdichtung zwischen zueinander rotierenden Maschinenelementen unter Nutzung einer Strömung zu verbessern.
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Die genannte Aufgabe wird gelöst durch eine Dichtung gemäß dem beigefügten Anspruch 1 sowie durch eine Maschinenelementanordnung gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 7.
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Die erfindungsgemäße berührungslose Dichtung dient zum berührungslosen Abdichten eines sich drehenden ersten Maschinenelementes gegenüber einem stationären zweiten Maschinenelement. Die Dichtung umfasst ein um eine Rotationsachse rotierbares erstes Dichtelement, welches insbesondere zur Montage auf dem sich drehenden ersten Maschinenelement vorgesehen ist, wodurch es mit dem ersten Maschinenelement gemeinsam um die Rotationsachse rotierbar ist. Die Dichtung umfasst weiterhin ein zweites Dichtelement, welches sich insbesondere in Ruhe befindet und somit stationär ist. Das zweite Dichtelement ist zur Montage in bzw. auf dem zweiten Maschinenelement vorgesehen. Die Dichtung ist dazu ausgebildet, in einem radialen Zwischenraum zwischen dem ersten Maschinenelement und dem zweiten Maschinenelement angeordnet zu werden. Dieser Zwischenraum bzw. Hohlraum ist bevorzugt zylinderförmig. Das erste Dichtelement und das zweite Dichtelement sind axial benachbart und beabstandet zueinander angeordnet, sodass sich dazwischen ein Dichtspalt oder zumindest ein Abschnitt eines Dichtspaltes in radialer Richtung erstreckt. An dem ersten Dichtelement sind Flügel zur Leitung einer Strömung in radialer Richtung im Dichtspalt ausgebildet. Sobald das erste Dichtelement rotiert, wird die Strömung in der radialen Richtung innerhalb des radial ausgerichteten Dichtspaltes bewirkt; bevorzugt von radial innen nach radial nach außen. Die Flügel bilden somit Strömungsleitelemente aus und können auch als Schaufeln aufgefasst werden. Bei der Strömung handelt es sich bevorzugt um eine fluidische Strömung, d. h. um die Strömung einer Flüssigkeit, beispielsweise um die Strömung einer Schmierflüssigkeit oder einer Sperrflüssigkeit. Es kann sich bei der Strömung aber auch um eine Gasströmung handeln. Die Flügel stehen dem zweiten Dichtelement axial benachbart gegenüber. Korrespondierend dazu weist das zweite Dichtelement eine umfänglich ausgebildete Aufprallfläche auf, welche den Flügeln axial benachbart gegenübersteht. Die umfängliche Ausbildung der Aufprallfläche ist nicht durch quer ausgerichtete Elemente o. ä. unterbrochen und ist somit stetig. Die Aufprallfläche kann auch als eine Schutzfläche für den Dichtspalt aufgefasst werden. Die Flügel sind in axialer Richtung zum zweiten Dichtelement hin offen, während das erste Dichtelement in entgegengesetzter Richtung geschlossen ist. Die Flügel sind an ihrer dem zweiten Dichtelement abgewandten Längskante befestigt, sodass das erste Dichtelement auch als ein axial in Richtung des zweiten Dichtelementes ausgerichtetes Flügelrad oder als ein axial in Richtung des zweiten Dichtelementes ausgerichtetes Schaufelrad aufgefasst werden kann.
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Erfindungsgemäß erstreckt sich die Aufprallfläche nicht lediglich in einer radialen Ebene, sondern weist neben einer radialen Erstreckungsrichtung auch eine axiale Erstreckungsrichtung auf. Die Aufprallfläche ist somit gegenüber der radialen Richtung geneigt. Insoweit ergibt sich auch eine Neigung gegenüber den Flügeln. Normalen auf der Aufprallfläche weisen neben einer axialen Richtungskomponente aufgrund der Neigung auch eine radiale Richtungskomponente auf. Bevorzugt zeigen alle Normalen der Aufprallfläche zur Achse. Die Normalen schneiden bevorzugt die Achse, jedoch nicht im rechten Winkel. Die erfindungsgemäße Ausrichtung der Aufprallfläche führt dazu, dass Anteile der Strömung, welche sich im Bereich der Aufprallfläche befinden und eine axiale und/oder radialer Richtungskomponente aufweisen, auf die Aufprallfläche prallen und dort verwirbelt werden, was zu einem hohen Staudruck führt.
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Erfindungsgemäß weisen die Flügel einen Anstellwinkel gegenüber der radialen Richtung auf, sodass die Strömung nicht lediglich mit einer radialen Richtungskomponente, sondern auch mit einer tangentialen Richtungskomponente beaufschlagt wird. Hierdurch wird die Strömung effizient in einen radialen Randbereich des sich radial erstreckenden Dichtspaltes gepresst, wo sie durch die geneigte Aufprallfläche zusätzlich verdichtet wird, sodass ein sehr hoher Sperrdruck aufgebaut wird. Die Längsachsen der Flügel sind wegen des Anstellwinkels nicht lediglich in radialer Richtung, sondern auch in tangentialer Richtung ausgerichtet. Somit sind die Flügel gegenüber der radialen Richtung geneigt.
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Die genannten Richtungen, nämlich die tangentiale Richtung, die radiale Richtung und die axiale Richtung sind grundsätzlich auf die Rotationsachse bezogen.
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Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Dichtung besteht darin, dass durch die besondere Ausrichtung der Flügel und der Aufprallfläche eine große Druckbarriere im Dichtspalt erzeugbar ist, wodurch eine sichere Abdichtung trotz einer berührlosen Ausführung der Dichtung ermöglicht ist.
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Bei der erfindungsgemäßen berührungslosen Dichtung handelt es sich bevorzugt um eine hydrodynamische Dichtung, sodass sich bevorzugt eine Schmierflüssigkeit oder eine Sperrflüssigkeit im Dichtspalt befindet. Die Schmierflüssigkeit bzw. die Sperrflüssigkeit wird durch die sich drehenden Flügel bevorzugt radial nach außen geleitet und gedrängt.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Dichtung ist das erste Dichtelement durch eine Scheibe mit den darauf befindlichen Flügeln gebildet. Die Scheibe befindet sich in einer radialen Ebene, sodass sie bevorzugt nicht gegenüber der radialen Richtung geneigt ist. Die Scheibe ist bevorzugt kreisringförmig. Die innere Öffnung der Kreisringform ist dazu ausgebildet, auf dem ersten Maschinenelement zu sitzen. Die Flügel befinden sich auf der Oberfläche der Scheibe, d. h. axial neben der Scheibe in Richtung des zweiten Dichtelementes.
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Bei der erfindungsgemäßen Dichtung sind zwischen den Flügeln Rinnen ausgebildet, welche sich wie die Flügel innerhalb einer radial angeordneten Ebene erstrecken und in gleicher Weise wie die Flügel mit einer radialen Richtungskomponente und mit einer tangentialen Richtungskomponente verlaufen. Die Rinnen dienen der Aufnahme des strömenden Mediums und leiten die Strömung. Die offene Oberseite der Rinnen ist in Richtung der Aufprallfläche ausgerichtet.
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Bei der erfindungsgemäßen Dichtung weisen die Flügel nicht lediglich den Anstellwinkel gegenüber der radialen Richtung auf, sondern sind in radialer Richtung auch bogenförmig ausgebildet. In einer Richtung von radial innen nach radial außen nimmt die radiale Richtungskomponente der Längsachse der Flügel bevorzugt ab, während die tangentiale Richtungskomponente der Längsachse der Flügel zunimmt.
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Die zwischen den Flügeln ausgebildeten Rinnen verlaufen wie die Flügel. Im einfachsten Fall verlaufen die Rinnen gerade. Bevorzugt verlaufen die Rinnen aber bogenförmig, wobei die Rinnen am Eintrittspunkt mit einer größeren radialen Richtungskomponente und am Austrittspunkt mit einer größeren tangentialen Richtungskomponente verlaufen.
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Die Flügel sind bevorzugt gleich ausgebildet und gleich gegenüber der Rotationsachse angeordnet. Auch sind die Flügel bevorzugt gleich um die Rotationsachse herum verteilt. Die Flügel sind bevorzugt gleich beabstandet.
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Die Rinnen sind bevorzugt gleich ausgebildet und gleich gegenüber der Rotationsachse angeordnet. Auch sind die Rinnen bevorzugt gleich um die Rotationsachse herum verteilt. Die Rinnen sind bevorzugt gleich beabstandet.
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Das erste Dichtelement weist bevorzugt mehr als 10 der Flügel, besonders bevorzugt mehr als 30 der Flügel auf.
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Die Flügel stehen bevorzugt wandartig und senkrecht auf der Oberfläche der Scheibe.
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In Schnittflächen, welche parallel zur Rotationsachse liegen, zeigen die Flügel bevorzugt einen Querschnitt, der parallel zur Rotationsachse ausgerichtet ist. Somit weisen die Flügel keine Neigung gegenüber der axialen Richtung auf.
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Die Breite der Flügel stellt deren axiale Länge in Richtung des zweiten Dichtelementes dar.
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Bei besonders bevorzugen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Dichtung ändert sich die axiale Länge der bevorzugt wandartigen Flügel stetig in radialer Richtung. Bevorzugt nimmt die axiale Länge der Flügel von radial innen nach radial außen stetig zu, besonders bevorzugt linear. Die axiale Länge der Flügel bestimmt die Tiefe der Rinnen. Bevorzugt gleicht die axiale Länge der Flügel der Tiefe der Rinnen.
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Die sich in radialer Richtung stetig ändernde axiale Länge der Flügel kann auch dadurch beschrieben werden, dass die zum zweiten Dichtelement ausgerichteten Längskanten der Flügel gegenüber der radialen Richtung geneigt sind.
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Die Flügel weisen bezogen auf ihre Länge und ihre Breite bevorzugt jeweils eine Trapezform auf. Die Länge der Flügel erstreckt sich in radialer und tangentialer Richtung. Die Breite der Flügel erstreckt sich in axialer Richtung. Eine der beiden längeren Seiten der Trapezform ist jeweils durch die dem zweiten Dichtelement abgewandte Längskante der Flügel gebildet und befindet sich in einer radialen Ebene. Eine dazu gegenüberliegende Seite der Trapezform ist jeweils durch die dem zweiten Dichtelement zugewandte Längskante der Flügel gebildet, die gegenüber der radialen Richtung in die axiale Richtung geneigt ist.
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Da sich die Aufprallfläche nicht lediglich in einer radialen Ebene erstreckt, sondern auch eine axiale Erstreckungsrichtung aufweist, ist sie gegenüber der radialen Richtung geneigt. Diese Neigung beträgt bevorzugt zwischen 5° und 60°; besonders bevorzugt zwischen 10° und 45°. Somit weisen die Normalen der Aufprallfläche einen Winkel gegenüber der Rotationsachse auf, der bevorzugt zwischen 5° und 60°; besonders bevorzugt zwischen 10° und 45° beträgt. Dies gilt bevorzugt für alle Normalen der Aufprallfläche.
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Die Neigung der dem zweiten Dichtelement zugewandten Längskante der Flügel gegenüber der radialen Richtung beträgt bevorzugt zwischen 3° und 60°; besonders bevorzugt zwischen 5° und 45°.
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Die Neigung der Aufprallfläche gegenüber der radialen Richtung und die Neigung der dem zweiten Dichtelement zugewandten Längskante der Flügel gegenüber der radialen Richtung sind bevorzugt entgegengesetzt.
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Die Neigung der Aufprallfläche ist bevorzugt umfänglich um die Rotationsachse herum ausgebildet. Somit weist die Aufprallfläche bevorzugt die Form eines offenen Trichters auf, der bevorzugt koaxial zur Rotationsachse angeordnet ist. Der Durchmesser der Trichterform nimmt bevorzugt mit dem axialen Abstand zum ersten Dichtelement ab.
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Die Aufprallfläche weist bevorzugt die Form eines Kegelstumpfmantels aus. Der Kegelstumpfmantel ist koaxial zur Rotationsachse angeordnet. Der Durchmesser des Kegelstumpfmantels nimmt bevorzugt mit dem axialen Abstand zum ersten Dichtelement ab.
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Das zweite Dichtelement ist bevorzugt durch ein geformtes Blech gebildet, welches aus einem kegelstumpfmantelförmigen Abschnitt mit einem sich daran anschließenden zylindermantelförmigen Abschnitt besteht. Der kegelstumpfmantelförmige Abschnitt bildet die Aufprallfläche. Der zylindermantelförmige Abschnitt dient der Befestigung des zweiten Dichtelementes an dem zweiten Maschinenelement.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung sind die Flügel nur in einem radialen kreisringförmigen Abschnitt des sich in radialer Richtung erstreckenden Dichtspaltes angeordnet sind. Dieser radiale Abschnitt ist bevorzugt radial innenliegend auf dem ersten Dichtelement angeordnet. Dieser radiale Abschnitt beträgt bevorzugt zwischen 40% und 90%; besonders bevorzugt zwischen 60% und 80% der radialen Länge des sich in radialer Richtung erstreckenden Dichtspaltes. In dem verbleibenden radialen Abschnitt des Dichtspaltes steht die plane Scheibe des ersten Dichtelementes unmittelbar der Aufprallfläche des zweiten Dichtelementes gegenüber. Die geneigte Aufprallfläche steht der Scheibe des ersten Dichtelementes in diesem radialen Abschnitt näher als in demjenigen radialen Abschnitt, in welchem die Flügel angeordnet sind.
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Die vorstehend benannte bevorzugte Ausführungsform kann alternativ auch dadurch beschrieben werden, dass die Flügel nur in einem radialen kreisringförmigen Abschnitt auf der kreisringförmigen Scheibe angeordnet sind. Dieser radiale Abschnitt ist bevorzugt radial innenliegend auf der kreisringförmigen Scheibe angeordnet. Dieser radiale Abschnitt beträgt zwischen 40% und 90%; besonders bevorzugt zwischen 60% und 80% der radialen Erstreckung der Scheibe. Die radiale Erstreckung ist gebildet durch die Differenz zwischen dem Außenradius und dem Innenradius der kreisringförmigen Scheibe. In dem verbleibenden radialen Abschnitt ist die Scheibe plan.
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Die erfindungsgemäße Maschinenelementanordnung umfasst ein um eine Rotationsachse rotierbares erstes Maschinenelement und ein zweites Maschinenelement, welches sich insbesondere in Ruhe befindet, d. h. stationär ist. Die erfindungsgemäße Maschinenelementanordnung umfasst weiterhin die erfindungsgemäße Dichtung zur Abdichtung eines ersten axialen Abschnittes der Maschinenelementanordnung gegenüber einem zweiten axialen Abschnitt der Maschinenelementanordnung. Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Maschinenelementanordnung bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Dichtung.
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Die Dichtung ist zwischen dem ersten axialen Abschnitt und dem zweiten axialen Abschnitt angeordnet. Das erste Dichtelement ist am ersten Maschinenelement befestigt. Das erste Dichtelement ist bevorzugt dicht gegenüber dem ersten Maschinenelement am ersten Maschinenelement befestigt. Das zweite Dichtelement ist am zweiten Maschinenelement befestigt. Das zweite Dichtelement ist bevorzugt dicht gegenüber dem zweiten Maschinenelement am zweiten Maschinenelement befestigt.
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Die Flügel sind bevorzugt zum Zurückdrängen des aus dem ersten axialen Abschnitt austretenden Mediums in radialer Richtung im Dichtspalt zurück zum ersten axialen Abschnitt ausgebildet.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Maschinenelementanordnung umschließt das zweite Maschinenelement das erste Maschinenelement in einem axialen Teilabschnitt umfänglich. Somit ist das erste Maschinenelement innerhalb des zweiten Maschinenelementes rotierbar, beispielsweise wenn es im zweiten Maschinenelement gelagert ist. Alternativ kann auch das erste Maschinenelement das zweite Maschinenelement umfänglich umschließen.
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Das zweite Maschinenelement weist zumindest in dem axialen Teilabschnitt bevorzugt eine zylinderförmige Ausnehmung auf, in welcher das erste Maschinenelement koaxial und rotierbar angeordnet ist. Das erste Maschinenelement ist bevorzugt zumindest in dem axialen Teilabschnitt zylinderförmig und koaxial zur zylinderförmigen Ausnehmung des zweiten Maschinenelementes angeordnet.
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Das erste Maschinenelement ist bevorzugt durch eine Welle oder durch eine Achse gebildet.
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Das zweite Maschinenelement ist bevorzugt durch ein rotatives Lager für das erste Maschinenelement gebildet bzw. das zweite Maschinenelement trägt bevorzugt ein solches Lager. Bevorzugt ist das zweite Maschinenelement durch ein Gehäuse gebildet, welches ein rotatives Lager zur Lagerung des ersten Maschinenelementes trägt.
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Der erste axiale Abschnitt gehört bevorzugt einem Innenraum an, der gegenüber dem einen Außenraum angehörenden zweiten axialen Abschnitt durch die Dichtung abgedichtet ist. Der Innenraum wird bevorzugt durch das genannte Gehäuse umschlossen.
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Radial zwischen dem zweiten Dichtelement und dem ersten Maschinenelement ist bevorzugt ein erster Spalt ausgebildet ist. Der erste Spalt ist bevorzugt kreisringförmig. Der erste Spalt befindet sich axial zwischen dem zwischen den beiden Dichtelementen radial verlaufenden Dichtspalt und dem zweiten axialen Abschnitt.
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Radial zwischen dem ersten Dichtelement und dem zweiten Maschinenelement ist bevorzugt ein zweiter Spalt ausgebildet ist. Der zweite Spalt ist bevorzugt kreisringförmig. Der zweite Spalt befindet sich axial zwischen dem zwischen den beiden Dichtelementen radial verlaufenden Dichtspalt und dem ersten axialen Abschnitt.
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Der erste Spalt und der zweite Spalt sind bevorzugt jeweils zwischen 0,1 mm und 5 mm; besonders bevorzugt zwischen 0,2 mm und 3 mm breit. Bei einer Spaltbreite von 2,0 mm kann eine Dichteffizienz von beispielhaft 94% erreicht werden. Bei einer Spaltbreite von 0,5 mm kann eine Dichteffizienz von beispielhaft 98% erreicht werden.
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Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Maschinenelementanordnung umfassen mindestens zwei der erfindungsgemäßen Dichtungen, die axial benachbart angeordnet sind. Es handelt sich somit um eine Reihenschaltung der mehreren erfindungsgemäßen Dichtungen. Mit zwei der erfindungsgemäßen Dichtungen kann eine Dichteffizienz von beispielhaft 99,6% erreicht werden.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Maschinenelementanordnung mit einer erfindungsgemäßen Dichtung;
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2 die in 1 gezeigte Maschinenelementanordnung in einer perspektivischen Schnittansicht;
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3 die in 1 gezeigte Dichtung in einer Detailansicht;
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4 ein in 1 gezeigtes erstes Dichtelement in einer perspektivischen Ansicht;
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5 das in 4 gezeigte erste Dichtelement in einer Aufsicht; und
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6 das in 4 gezeigte erste Dichtelement in einer Querschnittsansicht.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Maschinenelementanordnung mit einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtung. Die Maschinenelementanordnung umfasst eine sich drehende Welle 01, die von einem stationären Außenring bzw. Gehäuse 02 umfänglich umschlossen ist. Das nur teilweise dargestellte Gehäuse 02 umschließt einen Innenraum 03, welcher gegenüber einem Außenraum 04 durch die erfindungsgemäße Dichtung abgedichtet ist. Die erfindungsgemäße Dichtung ist durch ein erstes Dichtelement 06 und durch ein zweites Dichtelement 07 gebildet. Das erste Dichtelement 06 sitzt fest und dicht auf der Welle 01, sodass es sich mit der Welle 01 dreht. Das zweite Dichtelement 07 sitzt fest und dicht im Gehäuse 02, sodass es mit dem Gehäuse 02 ruht. Bei einer Drehung der Welle 01 dreht sich das erste Dichtelement 06 gegenüber dem zweiten Dichtelement 07.
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Das erste Dichtelement 06 und das zweite Dichtelement 07 sind axial benachbart angeordnet und bilden die Trennung zwischen dem Innenraum 03 und dem Außenraum 04.
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2 zeigt die in 1 gezeigte Maschinenelementanordnung in einer perspektivischen Schnittansicht. Es ist insbesondere die Anordnung des ersten Dichtelementes 06 gegenüber dem zweiten Dichtelement 07 dargestellt.
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3 zeigt die in 1 gezeigte Dichtung in einer Detailansicht. Das erste Dichtelement 06 bildet ein Flügelrad aus, wofür es eine kreisringförmige Scheibe 11 mit darauf befindlichen Flügeln 12 umfasst. Die Flügel 12 dienen dazu, eine Strömung einer zwischen den beiden Dichtelementen 06, 07 befindlichen Sperrflüssigkeit (nicht dargestellt) in Richtung des Innenraumes 03 zu bewirken. Hierdurch wird ein Sperrdruck in einem Dichtspalt 13 erzeugt, welcher sich in radialer Richtung zwischen den beiden Dichtelementen 06, 07 erstreckt.
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Das zweite Dichtelement 07 weist eine Aufprallfläche 14 auf, welche nicht in einer radialen Ebene liegt, sondern sich auch in der axialen Richtung erstreckt. Die Aufprallfläche 14 weist die Form eines Kegelstumpfmantels auf. Der Kegelstumpfmantel ist koaxial zur Welle 01. Die Verjüngung des Kegelstumpfmantels ist abgewandt zum ersten Dichtelement 06 ausgerichtet. Das zweite Dichtelement 07 umfasst weiterhin eine Befestigungshülse 16, an welcher die Aufprallfläche 14 an ihrem radial äußeren Rand einstückig befestigt ist. Die Befestigungshülse 16 sitzt fest im Gehäuse 02.
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Radial zwischen dem zweiten Dichtelement 07 und der Welle 01 ist ein erster Spalt 17 ausgebildet. Der erste Spalt 17 ist kreisringförmig. Der erste Spalt 17 befindet sich axial zwischen dem Dichtspalt 13 und dem Außenraum 04. Er ist beispielhaft 2,0 mm breit.
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Radial zwischen dem ersten Dichtelement 06 und dem Gehäuse 02 ist ein zweiter Spalt 18 ausgebildet. Der zweite Spalt 18 ist kreisringförmig. Der zweite Spalt 18 befindet sich axial zwischen dem Innenraum 03 und dem Dichtspalt 13. Er ist beispielhaft 2,0 mm breit.
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4 zeigt das in 1 gezeigte erste Dichtelement 06 in einer perspektivischen Ansicht. Es ist insbesondere dargestellt, dass die Flügel 12 in ihrer Längsachse nicht vollständig in radialer Richtung, sondern bogenförmig verlaufen. An ihren radial inneren Enden verlaufen die die Flügel 12 in ihrer Längsachse mit einer großen radialen Richtungskomponente und mit einer kleinen tangentialen Richtungskomponente. Radial nach außen werden die radiale Richtungskomponente kleiner und die tangentiale Richtungskomponente größer.
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5 zeigt das in 4 gezeigte erste Dichtelement 06 in einer Aufsicht. Es sind insbesondere die bogenförmig verlaufenden Flügel 12 dargestellt. Weiterhin ist ein Schnitt A-A eingezeichnet.
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6 zeigt das in 4 gezeigte erste Dichtelement 06 in einer Querschnittsansicht A-A. Die axiale Länge der Flügel 12, d. h. deren Breite ist nicht konstant, sondern nimmt in radialer Richtung nach außen zu. Somit weisen die Flügel 12 bezogen auf ihre Länge und ihre Breite eine Trapezform auf. Da die Flügel 12 bogenförmig verlaufen, verläuft auch die Trapezform als Fläche im Raum bogenförmig. Aufgrund der Trapezform weisen die zur Aufprallfläche 14 (gezeigt in 3) ausgerichteten Seitenkanten der Flügel 12 jeweils eine Neigung gegenüber der radialen Richtung auf. Diese Neigung ist entgegengesetzt zur Neigung der Aufprallfläche 14 (gezeigt in 3) ausgerichtet.
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Bezugszeichenliste
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- 01
- Welle
- 02
- Außenring/Gehäuse
- 03
- Innenraum
- 04
- Außenraum
- 05
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- 06
- erstes Dichtelement
- 07
- zweites Dichtelement
- 08
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- 09
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- 10
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- 11
- kreisringförmige Scheibe
- 12
- Flügel
- 13
- Dichtspalt
- 14
- Aufprallfläche
- 15
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- 16
- Befestigungshülse
- 17
- erster Spalt
- 18
- zweiter Spalt
