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Vorliegende Ausführungsbeispiele liegen auf dem Gebiet der Dichtungsanordnungen, insbesondere solcher zum Abdichten eines Raumes zwischen einem Gehäuse und einem Bauteil gegen ein flüssiges Medium.
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In vielen Bereichen der Technik werden Dichtungssysteme verwendet, um Bauteile oder Komponenten beispielsweise vor Verunreinigungen oder Korrosion zu schützen. So können verschiedene Dichtungssysteme im Bereich von Unterwasserkraftwerken zum Einsatz kommen. Dichtungen werden hier in vielen Fällen für dreh- oder schwenkbare Teile zum Schutz darin befindlicher Komponenten verwendet. Die durch flüssige Medien vorherrschenden Drücke können jedoch hohe Kräfte auf Dichtungen und mit diesen in Anlage stehende Gleitflächen ausüben, wodurch gegenseitiger Verschleiß an diesen Komponenten innerhalb kurzer Zeit auftreten, und so eine dichtende Wirkung beeinträchtigt werden kann. Dabei kann ein Austausch ggf. aufwändig oder kostenintensiv sein, oder unter Umständen nicht jederzeit durchgeführt werden. Auch jenseits von Unterwasseranwendungen können Bedingungen vorherrschen, bei denen Dichtungssysteme hohen Drücken ausgesetzt sind, und ein Verschleiß daher beschleunigt stattfinden kann.
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Es ist daher wünschenswert, ein Konzept für eine verbesserte Zuverlässigkeit einer Dichtung zum Abdichten gegen ein flüssiges Medium zu schaffen.
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Diesen Anforderungen trägt eine Dichtungsanordnung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch Rechnung.
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Gemäß einem ersten Aspekt beziehen sich Ausführungsbeispiele auf eine Dichtungsanordnung zum Abdichten eines Raumes zwischen einem Gehäuse und einem Bauteil gegen ein flüssiges Medium. Die Dichtungsanordnung umfasst ein mit dem Gehäuse fest verbindbares Dichtungselement mit einer zumindest in einer radialen Richtung beweglichen Dichtlippe. Die Dichtlippe ist in einem Winkel zu der radialen Richtung angeordnet. Die Dichtungsanordnung umfasst zudem ein Stützelement, welches mit der Dichtlippe in Anlage steht. Dabei ist ein von dem flüssigen Medium auf die Dichtlippe ausgeübter Druck in radialer Richtung auf das Stützelement übertragbar. Eine durch den Druck des Mediums bedingte Anpresskraft der Dichtlippe an eine Gegenlauffläche des Bauteils kann dadurch abgeschwächt, und somit möglicherweise ein Abrieb der Dichtlippe vermindert, oder auch ein etwaiges Durchdrücken der Dichtlippe in axialer Richtung verhindert werden. Dies kann auch einen Verschleiß an der Gegenlauffläche mindern. Wartungsprozesse können so ggf. seltener stattfinden, und Kosten reduziert werden.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen weist das Stützelement gegenüber dem Dichtungselement eine höhere Steifigkeit auf. Dies kann eine unterstützende, der Anpresskraft entgegen gerichtete Gegenkraft auf die Dichtlippe möglicherweise verstärken, und dabei eine dichtende Wirkung aufrechterhalten werden.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen ist das Stützelement einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet. Dadurch kann unter Umständen ein Herstellungsprozess vereinfacht werden.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen erstreckt sich das Stützelement radial weniger weit nach zu einer Symmetrieachse des Dichtungselements hin als die Dichtlippe. Hierdurch kann möglicherweise eine zuverlässigere Anbindung der Dichtlippe an eine Gegenlauffläche, und somit eine verbesserte Dichtwirkung zustande kommen.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst die Dichtungsanordnung ferner eine weitere Dichtungsanordnung auf einer dem Dichtungselement abgewandten Seite des Stützelements. Dabei grenzen die weitere Dichtungsanordnung und das Dichtungselement ein Volumen ab. Das Volumen ist mittels einer Bohrung zum Abführen von in dem Volumen befindlichem Medium zugänglich. Somit kann die Dichtungsanordnung einen Auffangraum für etwaige Leckagen bilden, sodass womöglich ein Durchdringen der Leckage durch das Dichtungselement ermittelt oder behoben werden kann, bevor diese den abzudichtenden Raum erreicht, und sich dort schadhaft auf weitere Komponenten auswirken kann.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen verläuft die Bohrung durch das Stützelement und/oder das Gehäuse. Es kann somit möglich sein, einen radial außen gelegenen, und damit besser zugänglichen Leckagetank anzubinden, über den Leckageflüssigkeit wieder dem Medium zugeführt werden kann.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst die weitere Dichtungsanordnung eine erste Dichtung mit einem ersten Dichtungskorpus und eine zweite Dichtung mit einem zweiten Dichtungskorpus. Dabei sind eine axiale Ausdehnung des ersten Dichtungskorpus und eine axiale Ausdehnung des zweiten Dichtungskorpus voneinander verschieden und/oder von einer axialen Ausdehnung einer Korpusstruktur des Dichtungselements verschieden. Dies kann es einem Betreiber gestatten, die erste Dichtung, die zweite Dichtung oder das Dichtungselement in ihrer Lage derart miteinander zu vertauschen, dass deren Dichtlippen nach dem Tausch an einer anderen Position an einer Gegenlauffläche anliegen als vor dem Tausch. Verschleiß an der Gegenlauffläche kann somit örtlich verlagert, und ein Wartungsprozess dadurch eventuell verzögert werden.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst die weitere Dichtungsanordnung eine erste Dichtung und eine zweite Dichtung. Die erste Dichtung weist eine erste Dichtlippe, und die zweite Dichtung eine zweite Dichtlippe auf. Dabei weisen die erste und die zweite Dichtlippe axial in entgegengesetzte Richtungen voneinander weg. Somit kann eine abdichtende Wirkung gegenüber dem Medium und auch gegenüber etwaigem in dem abzudichtenden Raum befindlichem Schmiermittel geschaffen werden. Ungewollter Austritt von Schmiermittel ließe sich so ggf. vermeiden.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen weist das Gehäuse eine sich radial erstreckende Stützfläche mit einer Hinterschneidung zum Herstellen eines Kraftschlusses mit der weiteren Dichtungsanordnung auf. Somit kann ein verbesserter Halt der Dichtung ermöglicht, und eine Fehlfunktion durch ungewolltes Verrutschen möglicherweise vermieden werden.
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Einige Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Turbinennabe. Die Turbinennabe umfasst einen Schaft zur schwenkbaren Lagerung eines Turbinenblattes bezüglich der Turbinennabe. Die Turbinennabe umfasst zudem eine zuvor genannte Dichtungsanordnung. Dabei dichtet das Dichtungselement der Dichtungsanordnung mittels der Dichtlippe an dem Schaft ab. Dies kann beispielsweise einen Einsatz der Dichtungsanordnung im Bereich von Unterwasserkraftwerken zulassen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen, auf welche Ausführungsbeispiele jedoch nicht beschränkt sind, näher beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
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1 einen Querschnitt einer Dichtungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2 einen Querschnitt einer Dichtungsanordnung in einem Einbauzustand gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
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3 einen Querschnitt einer Dichtungsanordnung in einem Einbauzustand gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Darstellungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten. Ferner werden zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Darstellung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Dichtungsanordnung 100-1 zum Abdichten eines Raumes 102 zwischen einem Gehäuse 104 und einem Bauteil 106 gegen ein flüssiges Medium 108. Die Dichtungsanordnung 100-1 umfasst ein mit dem Gehäuse 104 fest verbindbares Dichtungselement 110 mit einer zumindest in einer radialen Richtung beweglichen Dichtlippe 112. Die Dichtlippe 112 ist in einem Winkel zu der radialen Richtung angeordnet. Die Dichtungsanordnung 100-1 umfasst zudem ein Stützelement 114, welches mit der Dichtlippe 112 in Anlage steht. Dabei ist ein von dem flüssigen Medium 108 auf die Dichtlippe 112 ausgeübter Druck in radialer Richtung auf das Stützelement 114 übertragbar.
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Die radiale Richtung steht hierbei senkrecht auf einer axialen Richtung, welche von dem Medium 108 zu dem Raum 102 weist. Das Dichtungselement 110 oder das Stützelement 114 können hierbei bezüglich der axialen Richtung rotationssymmetrisch, oder, mit anderen Worten, ringförmig ausgebildet sein. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann sich die Dichtung linear entlang einer Raumrichtung erstrecken, welche senkrecht zu der axialen Richtung angeordnet ist. Somit kann der Begriff „axial“ z. B. auch auf eine x-Achse eines dreidimensionalen kartesischen Koordinatensystems bezogen sein, und der Begriff „radial“ auf eine y-Achse oder z-Achse.
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Die Dichtungsanordnung 100-1 kann derart ausgebildet sein, dass es möglich werden kann, einen erhöhten Druckwiderstand (beispielsweise ab 10 bar) zu bieten, und dabei mittels einer biegsamen oder elastischen Dichtlippe 112 etwaige Schiefstellungen zu korrigieren oder zu vermeiden. Es kann auch möglich sein, die Dichtungsanordnung 100-1 bei rotierenden Anordnungen von Bauteilen und einem Druck von höchstens 10 bar zu verwenden, beispielsweise Wasserkraftwerken, Bergbaugeräten oder Tunnelbohrern. Das Stützelement 114 kann bewirken, dass das Dichtungselement 110 an seiner Position gehalten wird, und eine statische Ablichtung mittels der Dichtlippe 112, welche einer möglichen Bewegung einer Gegenlauffläche an dem Bauteil 106 folgen kann, verbessert wird. Hierbei kann eine Verwendung einer in die Dichtlippe 112 integrierten Ringfeder, welche eine Schwächung der Dichtlippe 112 durch eine Einpassnut oder auch eine Beschädigung der Gegenlauffläche (z. B. Schaft) bedingen kann, unter Umständen vermieden werden. Durch den Winkel, den die Dichtlippe 112 zu der radialen Richtung bildet, kann es möglich sein, dass der Druck des Mediums die Dichtlippe 112 gegen das Bauteil 106 drückt. Dies kann mit der Wirkung einer integrierten Ringfeder vergleichbar sein. Der Winkel beträgt bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel etwa zwischen 40° und 50°, kann jedoch auch nach oben oder unten abweichen.
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Das Dichtungselement 110 kann ein Elastomer umfassen. Auch kann das Dichtungselement 110 Polyurethan (z. B. S-Ecopur) umfassen. Dieses kann ggf. feste Schmierstoffe, die von einer Materialstruktur umfasst sind, aufweisen. Eine Reibung des Dichtungselements 110 während einem Betrieb oder Verschleiß können dadurch verringert werden, und möglicherweise eine weitere Schmierung durch beispielsweise Fett oder Öl entfallen. Eine solche selbstschmierende Funktion oder eine bleibende Flexibilität bei erhöhter Steifigkeit im Vergleich zu beispielsweise Gummiwerkstoffen kann dabei eine Verwendbarkeit unter Wasser begünstigen.
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Das Stützelement 114 kann bei einigen Ausführungsbeispielen gegenüber dem Dichtungselement 110 eine höhere Steifigkeit aufweisen. Beispielsweise kann das Stützelement 114 einen metallischen Werkstoff aufweisen. Räumliches Spiel kann dadurch eingeschränkt, und ein eventuelles Eindrücken oder Verformen vermieden werden. Das Stützelement 114 kann nach einem eventuellen Austauschen des Dichtungselements 110 weiterverwendet werden.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen erstreckt sich das Stützelement 114 radial weniger weit zu einer Symmetrieachse des Dichtungselements 100 hin als die Dichtlippe 110. Die Symmetrieachse bezieht sich bei einem Ausführungsbeispiel auf ein ringförmig ausgebildetes Dichtungselement 100. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel erstreckt sich das Stützelement 114 radial weniger weit zu einer Gegenlauffläche der Dichtlippe 110 hin als die Dichtlippe 110. Hierdurch kann möglicherweise eine zuverlässigere Anbindung der Dichtlippe 110 an eine Gegenlauffläche, und somit eine verbesserte Dichtwirkung zustande kommen.
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2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Dichtungsanordnung 100-2. Komponenten, die eine Übereinstimmung mit einer in 1 beschriebenen Komponente aufweisen, sind hierin nicht nochmals beschrieben. Es wird vielmehr lediglich auf die Unterschiede eingegangen. Die Dichtungsanordnung 100-2 umfasst ferner eine weitere Dichtungsanordnung 116 auf einer dem Dichtungselement 110 abgewandten Seite des Stützelements 114. Dabei grenzen die weitere Dichtungsanordnung 116 und das Dichtungselement 110 ein Volumen 118 ab. Das Volumen 118 ist mittels einer Bohrung 120 zum Abführen von in dem Volumen 118 befindlichem Medium zugänglich. Es kann somit ein Zwischenraum mit dem Volumen 118 geschaffen werden, in welchem beispielsweise Leckagewasser aufgefangen werden kann, bevor es den Raum 102 erreicht. Eingedrungenes Medium kann mittels der Bohrung 120 aus dem Volumen 118 abgeführt, oder mittels eines Feuchtigkeitssensors oder Drucksensors detektiert werden. Somit können ggf. Wartungen oder Behebungen der Leckage vorgenommen werden, bevor das Medium in den Raum 102 vordringt. Beispielsweise kann die Bohrung 120 in einen Leckagetank münden, über den Leckageflüssigkeit wieder dem Medium zugeführt werden kann. Die Bohrung 120 verläuft in 2 durch das Bauteil 106, kann aber bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, welches im Folgenden noch erläutert wird, auch durch das Stützelement 114 und/oder das Gehäuse 104 verlaufen.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst die weitere Dichtungsanordnung 116 eine erste Dichtung 122 mit einem ersten Dichtungskorpus 124 und eine zweite Dichtung 126 mit einem zweiten Dichtungskorpus 128. Dabei sind eine axiale Ausdehnung des ersten Dichtungskorpus 124 und eine axiale Ausdehnung des zweiten Dichtungskorpus 128 voneinander verschieden und/oder von einer axialen Ausdehnung einer Korpusstruktur 130 des Dichtungselements 110 verschieden. In 2 beispielsweise ist die axiale Ausdehnung des ersten Dichtungskorpus 124 größer als die des zweiten Dichtungskorpus 128, und die des zweiten Dichtungskorpus 128 gleich der der Korpusstruktur 130 des Dichtungselements 110. Dies kann es einem Betreiber gestatten, die erste Dichtung 122, die zweite Dichtung 126 oder das Dichtungselement 110 in ihrer Lage derart miteinander zu vertauschen, dass eine erste Dichtlippe 132 der ersten Dichtung 122 und eine zweite Dichtlippe 134 der zweiten Dichtung 126 nach dem Tausch an jeweils einer Position an einer Gegenlauffläche anliegen, die von einer Position vor dem Tausch verschieden ist. Amders ausgedrückt kann die Position nach dem Tausch bis zu einem Zeitpunkt des Tausches weder mit der ersten Dichtlippe 132 noch mit der zweiten Dichtlippe 134 in Kontakt gestanden haben, und die Position vor dem Tausch ab einem Zeitpunkt des Tausches weder mit der ersten Dichtlippe 132 noch mit der zweiten Dichtlippe 134 in Kontakt stehen. Die Verschleiß an der Gegenlauffläche kann somit örtlich verlagert, und ein Wartungsprozess dadurch eventuell verzögert werden. In einer, von dem Medium 108 ausgehenden, axialen Richtung sind beispielsweise Dichtungselement 110, zweite Dichtung 122 und erste Dichtung 126 in dieser Reihenfolge angeordnet. Nach einem Tausch kann eine neue Reihenfolge beginnend bei dem Medium 108 beispielsweise erste Dichtung 122, Dichtungselement 110 und zweite Dichtung 126 lauten. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel mit mehr als zwei Dichtungen oder Dichtungselementen 110 kann ein Tausch zweier Dichtungen untereinander bewirken, dass eine Position von mehr als zwei oder sogar allen Dichtlippen der Anordnung verändert wird.
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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann lediglich ein Abstand der ersten Dichtlippe 132 von einer sich radial erstreckenden Stirnfläche der ersten Dichtung 122 von einem Abstand der zweiten Dichtlippe 134 von einer sich radial erstreckenden Stirnfläche der zweiten Dichtung 126 verschieden sein. Somit kann ein Vertauschen der ersten Dichtung 122 mit der zweiten Dichtung 126 bewirken, dass eine Position der ersten Dichtlippe 132 und der zweiten Dichtlippe 134 verändert, aber die Position einer weiteren Dichtlippe möglicherweise beibehalten wird.
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Die erste Dichtung 122 weist zudem eine erste Dichtlippe 132, und die zweite Dichtung 126 eine zweite Dichtlippe 134 auf. Dabei weisen die erste Dichtlippe 132 und die zweite Dichtlippe 134 axial in entgegengesetzte Richtungen voneinander weg. Somit kann es möglich sein, dass die zweite Dichtlippe 134 eine abdichtende Wirkung gegenüber eventuell eingedrungenem Medium, und die erste Dichtlippe 132 gegenüber etwaigem, in dem abzudichtenden Raum 102 befindlichem Schmiermittel erfüllt. Die Kraftwirkungen der jeweiligen Drücke von Medium 108 und Schmiermittel sind in 2 als Pfeile dargestellt, und können eine proportional zu dem Druck steigende Anpresskraft der ersten Dichtlippe 132 oder zweiten Dichtlippe 134 bewirken. Ungewollter Austritt von Schmiermittel in das Medium 108 und daraus womöglich resultierende Umweltbelastungen ließen sich so ggf. vermeiden.
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Die Dichtungsanordnung 100-2 umfasst ferner eine Deckplatte 136 mit einer Hinterschneidung 138. Die Deckplatte 136 kann reversibel verbindbar mit dem Gehäuse 104 mittels eines Befestigungsmittels 140, beispielsweise einer Schraube, verbunden sein. Nach dem Verbinden kann durch die Hinterschneidung 138 eine kraftschlüssige Verbindung des Dichtungselements 110 mit dem Gehäuse 104 geschaffen werden. Hierbei kann beispielsweise, um die kraftschlüssige Verbindung (Presssitz) zu ermöglichen, ein Außenradius der Hinterschneidung 138 etwas größer als ein Innenradius der Korpusstruktur 130 sein. Die Begriffe „außen“ und „innen“ können dabei auf eine sich axial erstreckende, als gestrichelte Linie eingezeichnete Mittelachse bezogen sein. Die Mittelachse kann parallel zu der axialen Richtung sein, oder mit dieser koinzidieren.
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In 2 weist zudem das Gehäuse 104 eine sich radial erstreckende Stützfläche 142 mit einer Hinterschneidung 144 zum Herstellen eines Kraftschlusses mit der weiteren Dichtungsanordnung 116 auf. Somit kann ein verbesserter Halt der Dichtungsanordnung 116 ermöglicht, und eine Fehlfunktion durch ungewolltes Verrutschen möglicherweise vermieden werden. Ein Kraftschluss zwischen z. B. der ersten Dichtung 122 oder des Dichtungselements 110 mit dem Gehäuse kann dabei wie beschrieben in radiale Richtung wirken, oder auch zwischen der Deckplatte 136 und der Stützfläche 142 in axialer Richtung.
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3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Dichtungsanordnung 100-3. Im Unterschied zu 2 weist die weitere Dichtungsanordnung 116 hier weitere Dichtungen 146-1; 146-2 auf. Diese sind baugleich zu dem Dichtungselement 110 ausgebildet, können jedoch auch bezüglich verwendeter Werkstoffe oder einer axialen Ausdehnung verschieden sein. Zwischen der ersten, der zweiten und den weiteren Dichtungen 122; 126; 146-1; 146-2 sind jeweils weitere Stützelemente 148-1; 148-2; 148-3 eingebracht. Dabei sind die weiteren Stützelemente 148-2; 148-3 baugleich zu dem Stützelement 114. Beispielhaft ist das weitere Stützelement 148-1 einstückig mit dem Gehäuse 104 ausgebildet. Ebenso kann bei einigen Ausführungsbeispielen das Stützelement 114 einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet sein. Ferner werden durch die Dichtungen 122; 126; 146-1; 146-2 jeweils zwischen diesen gelegene zusätzliche Volumina 150-1; 150-2; 150-3 gebildet. Die erste Dichtung 122 kann unabhängig von weiteren Dichtungen 126; 146-1; 146-2 geklammert sein, wodurch sich ein Aufaddieren von axialen Fehlpassungen, welche beispielsweise durch Fertigungstoleranzen bedingt sein können vermeiden lassen kann. Die erste Dichtung 122 kann eine Verkleinerung des Raumes 102, und somit eine Verringerung einer darin befindlichen Schmiermittelmenge ermöglichen, und das Schmiermittel in dem Raum 102 zurückhalten.
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Der zweite Dichtungskorpus 128 der zweiten Dichtung 126 weist hier eine größere axiale Ausdehnung auf als die der weiteren Dichtungen 146-1; 146-2 oder die Korpusstruktur 130 des Dichtungselements 110. Bei einer Wartung oder einem Dichtungsaustausch kann z. B. das Dichtungselement 110 mit der zweiten Dichtung 126 vertauscht werden. Somit kann die Dichtungsanordnung 100-3 gegenüber dem Bauteil 106 (um beispielsweise einige mm) in Richtung des Raumes 102 verschoben werden. Somit können sich Kontaktflächen zwischen Dichtlippen der einzelnen Dichtungen und der Gegenlauffläche des Bauteils 106 verschieben, oder, mit anderen Worten, noch unbenutzte Abschnitte der Gegenlauffläche als neue Gleitflächen für die Dichtlippen dienen. Eine Betriebsdauer für die Gegenlauffläche kann so möglicherweise erhöht, beispielsweise verdoppelt, werden.
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Die Dichtungsanordnung 100-3 ist modular ausgebildet, und die Dichtungen 110; 122; 126; 146-1; 146-2 jeweils von einem Stützelement 114; 148-1; 148-2; 148-3 gestützt, welches Verformungen oder Reibung abschwächen oder verhindern kann. Die Dichtungen 110; 122; 126; 146-1; 146-2 werden von einer Deckplatte 136 und einer baugleichen, auf einer der Deckplatte 136 abgewandten Seite montierten weiteren Deckplatte 152 durch axiales Einklammern an ihrer Position befestigt. Die Hinterschneidung 138 ist derart abgeschrägt, dass dabei das Dichtungselement 110 gegen das Gehäuse gedrückt wird. Dies kann, auch bei Verwendung segmentierter Deckplatten 136; 152 zu einem verbesserten Halt der Dichtungsanordnung 100-3 führen. Zusätzlich drücken die Dichtungen 110; 122; 126; 146-1; 146-2 jeweils durch eine Vorspannung des Dichtungsmaterials (Interaktion zwischen Dichtlippe und Gegenlauffläche) gegen das Bauteil 106. Hierbei können Reibung oder Verschleiß lediglich eingeschränkt auftreten. Die Stützelemente 114; 148-1; 148-2; 148-3 können jeweils optional eine Hinterschneidung oder einen Vorsprung 156-1; 156-2; 156-3 aufweisen, der abgeschrägt oder parallel zu einer Mittelachse der Dichtungsanordnung 100-3 verlaufen kann. Der Vorsprung 156-1; 156-2; 156-3 kann vergleichbar der Hinterschneidung 138, zum Herstellen eines Kraftschlusses mit einer angrenzenden Dichtung durch Klemmen in radialer Richtung dienen. Die so geklemmte, angrenzende Dichtung kann von einer Dichtung, deren Dichtlippe an das Stützelement 114; 148-1; 148-2; 148-3 angrenzt, verschieden sein.
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Während einem Betrieb kann die Dichtungsanordnung 100-3 unter Wasser getaucht werden, sodass das Dichtungselement 110 durch das Wasser einem Druck ausgesetzt ist. Die Dichtlippe 112 wird dabei gegen die Gegenlauffläche gedrückt, wodurch sich Anpress- oder Reibungskräfte erhöhen können. Es kann hierdurch Verschleiß in Form von Abrieb an der Dichtlippe 112 auftreten. Das Ausmaß des Verschleißes pro Zeit kann von dem Druck abhängen. Zusätzlich kann das Dichtungselement 110 mit aggressiven oder abrasiven Teilchen im Wasser (Sand, Schwebstoffe, o.ä.) in Kontakt kommen. Dies kann die Dichtlippe 112 beschädigen, so dass Wasser in das Volumen 118 eindringen kann. Über die Bohrung 120 kann ein Sensor, z. B. Feuchtigkeitssensor oder Drucksensor, an das Volumen 118 angebunden sein, welcher dabei ein Versagen der Dichtwirkung des Dichtungselements 110 anzeigen kann. Die Bohrung 120 verläuft hierbei durch das Stützelement 114 und das Gehäuse 104.
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Von diesem Punkt an kann das Dichtungselement 110 möglicherweise nicht mehr mit Druck beaufschlagt werden, jedoch weiterhin als Filter wirken, welcher abrasive Teilchen von einem weiteren Eindringen abhalten kann. Darauf folgend kann die weitere Dichtung 146-2 unter Druck gesetzt werden, das Wasser zurückhalten und demzufolge anfangen, zu verschleißen. Da Teilchen im Wasser weiterhin durch das Dichtungselement 110 von dem Volumen 118 abgehalten werden, kann die weitere Dichtung 146-2 unter Umständen länger halten als das Dichtungselement 110. Bei einer verringerten Betriebsgeschwindigkeit kann eine Lebensdauer der weiteren Dichtung 146-2 sogar noch erhöht werden. Falls ein Verschleiß dennoch auftritt, oder eine errichtende Wirkung verloren geht, kann Wasser in das weitere Volumen 150-1 vordringen. Durch eine weitere Bohrung 154 kann das Eindringen mittels eines weiteren Feuchtigkeits- oder Drucksensors detektiert werden. Es kann somit ermittelt werden, wann die weitere Dichtung 146-2 versagt. Dementsprechend kann, wenn die weitere Dichtung 146-1 versagt, das Wasser durch die zweite Dichtung 126 an einem Eindringen in den Raum 102 gehindert werden. Ebenso kann auch hier mittels eines Sensors ein weiteres Eindringen von Wasser gemessen werden, wodurch ein Betreiber einen Austausch von Dichtungen möglicherweise besser planen kann. Je nach Bedarf kann die Dichtungsanordnung 100-3 durch zusätzliche Stützelemente oder Dichtungen beliebig erweitert werden.
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Optional können durch die zusätzlichen Bohrungen 154-1; 154-2 Leckagetanks an die Volumina 150-1; 150-2; 150-3 und 118 angebunden werden, und eindringendes Wasser möglicherweise in ein umgebendes Gewässer (z. B. Meer, Fluss) zurückführen. Die Dichtungen 110; 122; 126; 146-1 und 146-2 sowie die Stützelemente 114; 148-1; 148-2 und 148-3 können von einer Seite her in das Gehäuse 104 eingebracht werden, oder auf das Bauteil 106 aufgeschoben werden, von der die Deckplatte 136 oder 152 montiert wird.
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Wie erwähnt können einige Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit Unterwasseranwendungen einsetzbar sein. So können sich manche Ausführungsbeispiele auf eine Turbinennabe beziehen, welche einen Schaft zur schwenkbaren Lagerung eines Turbinenblattes bezüglich der Turbinennabe und die genannte Dichtungsanordnung 100-1; 100-2; 100-3 umfasst. Der Schaft kann hierbei dem Bauteil 106 entsprechen und bezüglich einer Umgebung stillstehen. Das Gehäuse 104 kann hierbei an das Turbinenrad angebunden, und drehbar bezüglich des Schaftes sein. Das Dichtungselement 110 der Dichtungsanordnung 100-1; 100-2; 100-3 dichtet dabei mittels der Dichtlippe 112 an dem Schaft ab. Der Dichtungsanordnung 100-1; 100-2; 100-3 gemäß Ausführungsbeispielen kann es dabei möglich sein, radial wirkenden Kräften auf den Schaft des Turbinenblattes, wie sie beispielsweise bei Strömungs- oder Gezeitenkraftwerken auftreten, standzuhalten. Bei Unterwasserturbinen oder auch jenseits davon kann die Dichtungsanordnung 100-1; 100-2; 100-3 beispielsweise auch ein Lager zum drehbaren Anbinden des Gehäuses 104 an das Bauteil 106 umfassen, welches dazu ausgebildet ist, radial wirkende Kräfte aufzunehmen. Dies kann beispielsweise ein Zylinderrollenlager, Rillenkugellager oder Kegelrollenlager (z.B. mit zwei Reihen kegelstumpfförmiger Wälzkörper in O-Anordnung zum Herstellen einer vergrößerten Stützweite) sein.
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Ausführungsbeispiele können durch eine verbesserte Kompaktheit möglicherweise Bauraum einsparen. Durch eingebaute Redundanzen von Dichtungen kann möglicherweise eine abdichtende Wirkung verbessert werden. Zudem kann ein vereinfachter Austausch verschlissener oder beschädigter Dichtungen möglich sein. Eine Betriebszeit der Dichtungsanordnung kann dadurch erhöht werden, dass Dichtungen untereinander vertauschbar sind, wodurch sich eine Lebensdauer der Gegenlauffläche erhöhen kann, da die Dichtlippen der Dichtungen nach dem Vertauschen an anderen Stellen anliegen als zuvor. Durch die modulare Ausgestaltung kann weiterhin eine beliebige Erweiterung je nach einer Anforderung eines Betreibers ermöglicht werden.
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Bei Anwendungen mit einem Umgebungsdruck bis zu 8 bar, oder sogar darüber hinaus, kann sowohl für statische als auch rotierende Komponenten eine Verbesserung der Zuverlässigkeit der abdichten Wirkung gegenüber Meerwasser bei Gezeitenturbinen ermöglicht werden. Die abdichtende Wirkung kann eventuell sogar bei Höchstbelastungen eines Turbinenblattes aufrechterhalten werden. Auch kann ein Schutz vor eindringenden Sedimenten oder Geröll, oder vor austretenden Verunreinigungen durch Schmiermittel ggf. ermöglicht werden. Dies kann zusätzlich durch eine weitere Deckplatte oder durch einen Filter zum Abhalten grober Partikel unterstützt werden.
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Ausführungsbeispiele können unter Umständen eine Lösung zum Abdichten von Unterwasseranwendungen mit reduziertem Kostenaufwand bieten. Ein optionales Einbringen von Sensoren kann dabei eine Möglichkeit bieten, Leckagen frühzeitig zu erkennen, und eine Überwachung der Dichtungsanordnung verbessern. Durch ein Anwenden von Leckagetanks können Leckagen zudem ggf. behoben werden. Ferner können bei Ausführungsbeispiel möglicherweise die Dichtungen unter verringerten Aufwand vor Ort ausgewechselt werden. Eine Kontaktposition der Dichtungen mit der Gegenlauffläche kann weiterhin verändert werden, und dabei ein zusätzlicher Aufwand an Bauteilen möglicherweise entfallen.
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Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100-1; 100-2; 100-3
- Dichtungsanordnung
- 102
- Raum
- 104
- Gehäuse
- 106
- Bauteil
- 108
- Medium
- 110
- Dichtungselement
- 112
- Dichtlippe
- 114
- Stützelement
- 116
- Weitere Dichtungsanordnung
- 118
- Volumen
- 120
- Bohrung
- 122
- Erste Dichtung
- 124
- Erster Dichtungskorpus
- 126
- Zweite Dichtung
- 128
- Zweiter Dichtungskorpus
- 130
- Korpusstruktur
- 132
- Erste Dichtlippe
- 134
- Zweite Dichtlippe
- 136
- Deckplatte
- 138
- Hinterschneidung
- 140
- Befestigungsmittel
- 142
- Stützfläche
- 144
- Hinterschneidung
- 146-1; 146-2
- Weitere Dichtungen
- 148-1; 148-2; 148-3
- Weitere Stützelemente
- 150-1; 150-2; 150-3
- Zusätzliche Volumina
- 152
- Weitere Deckplatte
- 154-1; 154-2
- Zusätzliche Bohrungen
- 156-1; 156-2; 156-3
- Vorsprünge
