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Die Erfindung betrifft einen Dichtring einer Gleitringdichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Gleitringdichtung mit einem Dichtring nach Anspruch 17.
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Gleitringdichtungen für die Anwendung im Wasserpumpenbereich haben Gleit- und Gegenringe, die jeweils aus hartem Material bestehen. Für solche Hart-Hart-Paarungen wird beispielsweise SiC verwendet, die aus porösem SiC-Material hergestellt werden. Die Poren in den Dichtringen sollen die Kühlung und Schmierung im Dichtspalt zwischen dem Gleit- und dem Gegenring erhöhen sowie das Reibmoment reduzieren. Mit zunehmendem Durchmesser der beiden Dichtringe und/oder mit steigender Drehzahl des rotierenden Gegenringes, wie es im Bereich der Kühlung von Elektromotoren, der sogenannten Rotorinnenkühlung, vorkommt, erhöht sich die Gleitgeschwindigkeit im Dichtspalt erheblich, was mit einer höheren Reibung und damit mit höheren Temperaturen verbunden ist. Dann ist eine zuverlässige Kühlung und Schmierung der Dichtflächen der beiden Dichtringe der Gleitringdichtung nicht mehr gegeben.
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Das poröse SiC-Material ist gegenüber reinem SiC-Material teurer, hat eine geringere Festigkeit bzw. Bruchkraft, eine geringere Wärmeleitfähigkeit und ist problematisch in der Herstellung und Qualitätskontrolle. Darüber hinaus kommt das poröse SiC-Material bei hohen Gleitgeschwindigkeiten an seine Grenzen bezüglich einer zuverlässigen und ausreichenden Kühlung und Schmierung der Gleitflächen.
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Auch wird die Leckage der Gleitringdichtung im Betrieb erhöht und die Lebensdauer aufgrund der überbeanspruchten Gleitflächen verringert, so dass mit einem vorzeitigen Ausfall der Gleitringdichtung zu rechnen ist.
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Es ist weiter bekannt, in der Stirnfläche des nicht rotierenden Gleitringes der Gleitringdichtung Strömungskanäle vorzusehen, durch die das abzudichtende Medium zur Kühlung der Dichtflächen strömen kann (
EP 3 315 832 B1 ). Die beiden Enden des Strömungskanales münden in die Außenseite des Gleitringes, so dass das abzudichtende Medium über einen Eingangsabschnitt in den Strömungskanal gelangt und über einen Ausgangsabschnitt wieder zurück in die Mediumsseite gelangt. Da der Strömungskanal sowohl mit seinem Eingang als auch mit seinem Ausgang unmittelbar mit dem abzudichtenden Medium verbunden ist, strömt dieses Medium verhältnismäßig schnell durch den Strömungskanal, so dass die Kühlung der Gleit- bzw. Dichtfläche nicht immer zuverlässig ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Dichtring und die Gleitringdichtung so auszubilden, dass unabhängig vom Durchmesser des Dichtringes und/oder der Drehzahl eine ausreichende Kühlung und Schmierung der Dichtfläche gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Dichtring erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und bei der Gleitringdichtung mit den Merkmalen des Anspruches 17 gelöst.
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Beim erfindungsgemäßen Dichtring ist der Strömungskanal, durch den ein Teil des abzudichtenden Mediums im Einsatz der Gleitringdichtung strömt, so in der Stirnfläche vorgesehen, dass die Enden des Strömungskanals Abstand von der Außenseite sowie der Innenseite des Dichtringes haben. Im Einsatz der Gleitringdichtung kann sich daher ein Überdruck im Strömungskanal aufbauen, weil das im Strömungskanal befindliche Medium nicht ungehindert in den Mediumsraum zurückströmen kann. Am Auslassende des Strömungskanales wird das Medium gestaut, wodurch im Auslassbereich ein Überdruck aufgebaut wird. Er führt umgekehrt dazu, dass am Eintrittsbereich in den Strömungskanal ein entsprechender Unterdruck entsteht. Dadurch wird erreicht, dass das Medium in einem Kreislauf durch den Strömungskanal strömt, wobei infolge des Überdruckaufbaues in einfacher Weise erreicht wird, dass stets eine ausreichende Menge an Medium durch den Strömungskanal gefördert wird. Dadurch ergibt sich eine optimale Kühlung und Schmierung der Gleitflächen.
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Die Strömung des Mediums im Strömungskanal kann vorteilhaft dadurch verbessert werden, dass die beiden Enden des Strömungskanales gegenüber einem mittleren Kanalabschnitt stumpfwinklig verlaufen. Aufgrund der Schräglage der Enden kann dadurch das Medium strömungsgünstig in den Strömungskanal eintreten bzw. aus ihm austreten.
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Eine besonders vorteilhafte Kreislaufführung des Mediums wird dann erreicht, wenn die beiden Enden des Strömungskanales einen Öffnungswinkel von ≥ 90° einschließen. Die Enden des Strömungskanales verlaufen somit, vom mittleren Kanalabschnitt ausgehend, divergierend zueinander. Diese Gestaltung des Strömungskanales trägt zur vorteilhaften Kühlung und/oder Schmierung der Dichtflächen bei.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der mittlere Kanalabschnitt in Umfangsrichtung des Gleitringes gekrümmt verläuft, vorzugsweise koaxial zur Achse des Dichtringes. Dann kann das Medium strömungsgünstig durch den Strömungskanal strömen und so für eine gute Kühlung und/oder Schmierung sorgen.
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Um den Überdruck des Mediums, wenn es durch den Strömungskanal fließt, zu optimieren, ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, an beiden Enden des Strömungskanals jeweils mindestens einen Stopper vorzusehen, der den Strömungskanal unterbricht. Der in Strömungsrichtung vordere Stopper bildet für das durch den Strömungskanal strömende Medium ein Hindernis, an dem sich das Medium zunächst staut und so den Überdruck erzeugt. Dies unterstützt die hydrodynamische Trennung der beiden Gleitpartner.
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Um die Verteilung des Mediums im Dichtspalt zwischen den beiden Dichtringen der Gleitringdichtung zu verbessern, können im Bereich zwischen dem Strömungskanal und der Innenseite oder der Außenseite des Dichtringes Strukturelemente vorgesehen sein, die in der Stirnfläche des Dichtringes ausgebildet sind. Die Strukturelemente können unterschiedlichste Formen haben, je nach den gegebenen Einbauverhältnissen der Gleitringdichtung sowie des abzudichtenden Mediums.
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In vorteilhafter Weise sind die Strukturelemente Vertiefungen in der Stirnfläche des Dichtringes. Sie können einfach fertigungstechnisch hergestellt werden. Beispielhaft können die Strukturen durch Laserbearbeitung, mechanisches Abtragen, thermisches Abtragen, Ätzen, ECM-, PVD- oder PVC-Verfahren hergestellt werden.
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Weiter können im Bereich der Enden des Strömungskanales weitere Strukturelemente in der Stirnfläche des Dichtringes vorgesehen sein. Auch die weiteren Strukturelemente können unterschiedlichste Formen haben. Dadurch kann in einfacher Weise Einfluss darauf genommen werden, wie das abzudichtende Medium in den Strömungskanal gelangt bzw. aus ihm zurück in den abzudichtenden Raum gefördert wird.
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Die weiteren Strukturelemente sind insbesondere benachbart zum Ein- bzw. Austrittsbereich des Strömungskanales vorgesehen.
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Der Strömungskanal ist Teil einer Struktur, die spiegelsymmetrisch zu einer Axialebene des Dichtringes ausgebildet ist. Dadurch lässt sich der Dichtring für beide Drehrichtungen, also drehrichtungsunabhängig, einsetzen.
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Ist der Strömungskanal zusammen mit den Strömungselementen versehen, dann bilden der Strömungskanal und die Strömungselemente die spiegelsymmetrische Struktur.
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Für den Fall, dass der Dichtring außer dem Strömungskanal die Strömungselemente und die weiteren Strömungselemente aufweist, bilden diese die spiegelsymmetrische Struktur.
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Um eine ausreichende Kühlung und Schmierung zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn sich der Strömungskanal über einen Winkelbereich von ≤ 180° erstreckt.
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Eine besonders gute und intensive Kühlung und/oder Schmierung der Gleitflächen ergibt sich dann, wenn über den Umfang der Stirnfläche des Dichtringes mehrere Strukturen vorgesehen sind. Dann findet an jeder der Strukturen ein Mediumkreislauf statt, der zu einer intensiven Kühlung und Schmierung führt.
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Damit über den Umfang des Dichtringes die Kühlung und/oder Schmierung optimal sind, sind die Strukturen vorteilhaft in gleichen Abständen hintereinander angeordnet.
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Eine gute Kühlung und/oder Schmierung wird in vorteilhafter Weise dann erreicht, wenn die Strukturen gleich ausgebildet sind.
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Es ist aber auch möglich, die Strukturen über den Umfang der Stirnfläche des Dichtringes unterschiedlich zu gestalten, wenn dies unter den gegebenen Einbauverhältnissen günstig ist.
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Die erfindungsgemäße Gleitringdichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie den erfindungsgemäßen Dichtring aufweist.
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Der Anmeldungsgegenstand ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch durch alle in den Zeichnungen und der Beschreibung offenbarten Angaben und Merkmale. Sie werden, auch wenn sie nicht Gegenstand der Ansprüche sind, als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen
- 1 eine Ansicht auf eine Gleitfläche eines erfindungsgemäßen Dichtringes einer Gleitringdichtung,
- 2 den Ausschnitt A in 1 in vergrößerter Darstellung,
- 3 bis 10 in Darstellungen entsprechend 2 unterschiedliche Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Dichtringen,
- 11 eine erfindungsgemäße Gleitringdichtung mit einem erfindungsgemäßen Dichtring im Axialschnitt,
- 12 in perspektivischer Darstellung einen in einen Gehäuseteil der Gleitringdichtung eingebauten erfindungsgemäßen Gleitring,
- 13 den Gleitring gemäß 12 in perspektivischer Darstellung.
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11 zeigt in schematischer Darstellung und im Axialschnitt eine Gleitringdichtung mit zwei Dichtringen 21, 22, die mit in Radialebenen liegenden Stirnflächen 23, 24 aneinander liegen. Beide Dichtringe 21, 22 sind jeweils in einem Gehäuse 25, 26 aufgenommen, von denen das Gehäuse 25 drehfest in einer mediumdurchströmten Hohlwelle 37 sitzt. Das andere Gehäuse 26 ist ortsfest in eine Einbauöffnung eines Gehäuseaggregates eingesetzt. Der im Gehäuse 26 aufgenommene Dichtring 22 ist dementsprechend drehfest angeordnet, während der im Gehäuse 25 befindliche Dichtring 21 zusammen mit der Welle 37 um seine Achse dreht.
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Der drehfest angeordnete Dichtring 22 wird als Gleitring und der drehfest mit der abzudichtenden Welle verbundene Dichtring 21 als Gegenring bezeichnet. Der Einfachheit halber ist nachfolgend nur von einem Dichtring die Rede.
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Die beiden aneinander liegenden Stirnflächen 23, 24 der Dichtringe 21, 22 bilden zur Abdichtung des Mediums einen Dichtspalt 27.
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Der Dichtring 22 liegt unter einer Axialkraft mit seiner Stirnfläche 24 an der Stirnfläche 23 des Dichtringes 21 an. Die Axialkraft wird im Ausführungsbeispiel durch Tellerfedern 28 erzeugt, die sich an einem radialen Boden 29 des Gehäuses 26 abstützen.
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Anstelle der Tellerfedern 27 als Druckfedern kann beispielsweise ein Balg oder dergleichen eingesetzt werden, mit dem ebenfalls der Dichtring 22 axial gegen den Dichtring 21 gedrückt wird.
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Da die Gleitringdichtung an sich bekannt ist, ist sie nur kurz und allgemein beschrieben worden.
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Die Stirnfläche 23, 24 der beiden Dichtringe 21, 22 steht axial geringfügig über die Stirnseite 30, 31 eines Grundkörpers 32, 33 der Dichtringe 21, 22 vor (11 und 13).
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Der Grundkörper 32, 33 ist mit radialen Vorsprüngen 34, 35 versehen, die über den Umfang des Grundkörpers 32, 33 in gleichen Abständen verteilt angeordnet sind.
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Die nach außen vorstehenden Vorsprünge 34, 35 dienen als Verdrehsicherungen der Dichtringe 21, 22 in den Gehäusen 25, 26. Wie beispielhaft für das Gehäuse 26 in 12 dargestellt ist, hat der entsprechende Gehäuseteil an die Vorsprünge 35 angepasste Vertiefungen, in welche die Vorsprünge der Dichtringe eingreifen.
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Die Gleitringdichtung kann überall dort eingesetzt werden, wo eine Medientrennung stattfindet. Beispielsweise dort, wo eine Kühlmittelbeaufschlagung stattfindet, beispielsweise bei Wasserpumpen. Darüber hinaus sind auch Anwendungen mit anderen flüssigen Medien, wie beispielsweise Öl denkbar. Auch gasförmige Medien und gas-/ flüssig-Gemischzustände können gängige Anwendungen sein. Die Gleitringdichtungen können hierbei drehrichtungsunabhängig eingesetzt werden.
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Das Medium kann je nach Anwendung am Innendurchmesser des Dichtringes anliegen oder am Außendurchmesser des Dichtringes anstehen.
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In den Zeichnungen ist jeweils nur ein Dichtring der Gleitringdichtung dargestellt. Es reicht aus, wenn nur einer der beiden Dichtringe 21, 22 der Gleitringdichtung die im Folgenden beschriebene Ausbildung hat. Es ist grundsätzlich möglich, dass auch beide Dichtringe 21, 22 an ihren einander zugewandten Stirnflächen 23, 24 die nachfolgend beschriebene Strukturierung aufweisen.
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Der Einfachheit halber sind die äußeren Vorsprünge der Dichtringe nicht dargestellt.
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Der Dichtring besteht vorteilhaft aus einem porösen SiC-Material. Die Poren in diesem Material begünstigen die Kühlung und Schmierung im Dichtspalt zwischen den beiden Dichtringen 21, 22. Außerdem wird dadurch das Reibmoment reduziert.
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Besonders vorteilhaft ist der Einsatz von nicht-porösem SiC-Material. Dieses Material ist kostengünstiger als poröses SiC-Material. Die Vorteile einer begünstigten Kühlung und Schmierung werden durch die Strukturen erzielt, so dass nicht mehr das teurere poröse SiC-Material gewählt werden muss. Ein Einsatz von porösem SiC-Material kann aber in bestimmten Anwendungen sinnvoll sein.
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Neben SiC können auch Kohle, metallische, nicht metallische Werkstoffe oder Kunststoffe als gängiges Material für den Dichtring eingesetzt werden.
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Wie 1 zeigt, sind in der Stirnfläche 23, 24 des Dichtringes über den Umfang verteilt angeordnete Strukturen 2 vorgesehen, die untereinander gleich ausgebildet sind und in Umfangsrichtung mit Abstand hintereinander liegen. Vorteilhaft haben die Strukturen jeweils gleichen Abstand voneinander.
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Die radiale Breite der Strukturen ist geringer als die radiale Breite der Stirnfläche 23, 24. Außerdem sind die Strukturen 2 so auf der Stirnfläche angeordnet, dass sie Abstand von der zylindrischen Außenseite 3 und der zylindrischen Innenseite 4 haben.
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Das abzudichtende Medium 5 befindet sich im Bereich innerhalb des Dichtringes, in Achsrichtung gemäß 1 gesehen. Dementsprechend ist die Luftseite 6 im Bereich außerhalb des Dichtringes vorhanden.
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Die Strukturen 2 sind so an der Stirnfläche 23, 24 vorgesehen, dass sie keine direkte Verbindung zum Medium 5 und keine direkte Verbindung zur Luftseite 6 haben, da die Strukturen 2 mit Abstand von der zylindrischen Innenseite 4 des Dichtringes liegen.
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Anhand von 2 wird die Ausbildung der Strukturen 2 erläutert, die jeweils gleich ausgebildet sind.
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Die Struktur 2 hat einen Strömungskanal 7, der sich über den größten Teil seiner Länge parallel zur Innenseite 4 erstreckt. Dieser mittlere Kanalabschnitt 8 geht stumpfwinklig in Endabschnitte 9, 10 über, die mit Abstand vor der Innenseite 4 enden. Die beiden Endabschnitte 9, 10 verlaufen vom Kanalabschnitt 8 aus divergierend in Richtung auf die Innenseite 4.
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Die Endabschnitte 9, 10 liegen unter einem Winkel α zueinander, der vorteilhaft größer als 90° ist.
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Der Strömungskanal 7 erstreckt sich im Ausführungsbeispiel über einen Winkelbereich 11 von vorteilhaft etwas weniger als 60°. Dadurch ist die Stirnfläche 23, 24 über ihren Umfang mit sechs Strukturen 2 versehen, die in der beschriebenen Weise geringen Abstand voneinander haben.
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Der Strömungskanal 7 hat über seine Länge vorteilhaft gleiche Breite und/oder Tiefe.
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Die Endabschnitte 9, 10 sind nahe ihren freien Enden mit jeweils einer Unterbrechung 12, 13 versehen. Diese Unterbrechungen 12, 13 bilden Stopper, die in noch zu beschreibender Weise einen zu großen Ein- bzw. Austrag aus dem Dichtspalt 27 zwischen den beiden Dichtringen 21, 22 vermeiden (11).
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Im Bereich zwischen dem Strömungskanal 7 und der Innenseite 4 des Dichtringes können Strukturelemente 14 vorgesehen sein, die so ausgebildet und/oder angeordnet sind, dass sie die Verteilung des Mediums 5 im Dichtspalt 27 begünstigen. Im Ausführungsbeispiel sind diese Strukturelemente 14 punktförmige Vertiefungen oder Erhöhungen, die jeweils mit Abstand voneinander und vom Strömungskanal 7 vorgesehen sind.
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Die Strukturen 2 sind in Bezug auf die jeweils in halber Länge durch sie verlaufende Axialebene 15 des Dichtringes spiegelsymmetrisch ausgebildet. Dadurch können die mit solchen Strukturen 2 versehenen Gleitringdichtungen drehrichtungsunabhängig eingesetzt werden.
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Im Einsatz der Gleitringdichtung dreht der drehfest mit der Welle verbundene Dichtring 21 gegenüber dem anderen, drehfest angeordneten Dichtring 22.
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Beim Drehen des Dichtringes gelangt das Medium 5 in den Dichtspalt 27 zwischen den beiden Dichtringen 21, 22, wodurch diese geringfügig voneinander abheben (hydrodynamische Trennung), so dass die Reibung zwischen den beiden Dichtringen minimiert ist. Ein Teil des Mediums gelangt je nach Drehrichtung in den Endabschnitt 9 oder 10. In 2 ist durch die Pfeile beispielhaft angegeben, wie das Medium 5 in den Endabschnitt 9 gelangt. Von dort strömt es längs des Kanalabschnittes 8 zum Endabschnitt 10. Der Stopper 13 im Endabschnitt 10 führt dazu, dass in dem im Strömungskanal 7 strömenden Medium ein Druck aufgebaut wird. Er sorgt dafür, dass das Medium nicht in zu großer Menge durch den Strömungskanal 7 strömt. Dadurch wird die Menge des im Strömungskanal strömenden Mediums begrenzt, so dass auch nur eine geringe Leckage an Medium auftritt. Das Medium gelangt schließlich vom Endabschnitt 10 wieder zurück in den Mediumbereich 5. Durch die Bildung des Überdrucks im Medium 5 am Stopper 13 entsteht im Bereich des Stoppers 12 ein Unterdruck.
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Auf die beschriebene Weise wird das Medium 5 an jeder der Strukturen 2 im Kreislauf geführt, wodurch eine optimale Schmierung und Kühlung der Stirnflächen 23, 24 gewährleistet ist. Die Gleitringdichtung hat dadurch eine lange Lebensdauer. Aufgrund der beschriebenen Kreislaufführung eines Teils des Mediums 5 in den Strukturen 2 wird zudem erreicht, dass auch im Durchmesser größere Dichtringe eingesetzt werden können, ohne dass die Kühlung und Schmierung der Stirnflächen 23, 24 beeinträchtigt ist. Zudem kann die Gleitringdichtung auch bei hohen Drehzahlen eingesetzt werden, ohne dass zu befürchten ist, dass die Kühlung und/oder Schmierung der Stirnflächen 23, 24 nicht ausreichend ist.
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Dreht sich die Drehrichtung der Welle und damit des Dichtringes um, dann strömt ein Teil des Mediums zunächst in den Endabschnitt 10 in den Strömungskanal 7 ein und tritt im Endbereich 9 wieder aus dem Strömungskanal 7 aus.
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3 zeigt eine Struktur 2, die ähnlich ausgebildet ist wie die Struktur gemäß den 1 und 2. Sie hat den Strömungskanal 7 mit dem Kanalabschnitt 8 und den beiden Endabschnitten 9, 10. Der Strömungskanal 7 ist in gleicher Weise ausgebildet und angeordnet wie bei der vorigen Ausführungsform.
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Der Unterschied besteht darin, dass die Stopper 12, 13 dadurch gebildet werden, dass die Endabschnitte 9, 10 mit ausreichendem Abstand von der Innenseite 4 des Dichtringes enden. Wenn das Medium durch den Strömungskanal 7 strömt, gelangt es je nach Strömungsrichtung an das Ende des Endabschnittes 9, 10. Dadurch erfolgt der beschriebene Druckaufbau im Medium innerhalb des Strömungskanals 7.
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Bei der vorigen Ausführungsform war der Stopper 12, 13 innerhalb des Endabschnittes 9, 10 vorgesehen, so dass an den Stopper 12, 13 noch ein kurzes Stück des Endabschnittes 9, 10 anschließt. Bei der Ausführungsform nach 3 schließt an den Stopper 12, 13 kein Teil des Endabschnittes an.
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Im Bereich neben dem freien Ende der Endabschnitte 9, 10 befindet sich in der Stirnfläche 23, 24 jeweils ein Strukturelement 16, 17. Das Strukturelement 16 befindet sich auf der von der Innenseite 4 abgewandten Seite des Endabschnittes 9, während das Strukturelement 17 auf der der Innenseite 4 zugewandten Seite des Endabschnittes 10 vorhanden ist. Beide Strukturelemente 16, 17 liegen mit geringem Abstand neben den freien Enden der Endabschnitte 9, 10 und haben jeweils rechteckigen Umriss. Die als Vertiefungen ausgebildeten Strukturelemente 16, 17 sind wesentlich kürzer als die Endabschnitte 9, 10 des Strömungskanals 7 und haben geringen Abstand von der Innenseite 4 des Dichtringes.
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Die Strukturelemente 16, 17 tragen dazu bei, dass der Zugang bzw. der Abgang des Mediums 5 in bzw. aus dem Strömungskanal 7 so gesteuert wird, dass das Medium 5 nur in dem Maße in den Strömungskanal 7 gelangt bzw. aus ihm heraustritt, dass eine ausreichende Kühlung und/oder Schmierung der Stirnflächen 23, 24 gewährleistet und die Leckage nur gering ist.
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Im Unterschied zur vorigen Ausführungsform sind im Bereich zwischen dem Strömungskanal 7 und der Innenseite 4 des Dichtringes keine Strukturelemente vorgesehen.
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4 zeigt eine Struktur 2, die ähnlich ausgebildet ist wie bei der vorigen Ausführungsform. Im Unterschied zu ihr liegen die Strukturelemente 16, 17 in Verlängerung der Endabschnitte 9, 10 des Strömungskanals 7. Damit hat die Struktur 2 eine ähnliche Ausbildung wie das Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2. Die Stopper 12, 13 werden entsprechend dieser Ausführungsform durch die Bereiche zwischen dem freien Ende der Endabschnitte 9, 10 und den Strukturelementen 16, 17 gebildet.
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Das Strukturelement 16 hat Dreieckform, während das Strukturelement 17 viereckigen, vorzugsweise quadratischen Umriss aufweist.
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Durch die unterschiedliche Gestaltung der Strukturelemente 16, 17 kann Einfluss darauf genommen werden, in welchem Maße ein Teil des abzudichtenden Mediums 5 in den Strömungskanal 7 gelangt bzw. aus ihm heraustritt.
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Die Struktur 2 gemäß 5 ist ähnlich ausgebildet wie das Ausführungsbeispiel nach 4. In Verlängerung der beiden Endabschnitte 9, 10 des Förderkanals 7 befinden sich mit Abstand die Strukturelemente 16, 17, die wiederum als Vertiefungen in der Stirnfläche 23, 24 des Dichtringes ausgebildet sind. Das Strukturelement 16 hat kreisförmigen Umriss, während das Strukturelement 17 Pfeilform hat und so angeordnet ist, dass die Pfeilspitze etwa gegen das freie Ende des Endabschnittes 10 gerichtet ist.
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Die Struktur 2 gemäß 6 entspricht dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2. Der Unterschied besteht lediglich darin, dass im Bereich zwischen dem Strömungskanal 7 und der Innenseite 4 des Dichtringes keine Strukturelemente vorhanden sind.
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Beim Ausführungsbeispiel nach 7 ist der Strömungskanal 7 gleich ausgebildet wie bei der vorigen Ausführungsform. Er hat den Kanalabschnitt 8 und die beiden Endabschnitte 9, 10 mit den Stoppern 12, 13. Die Strukturelemente 14, die sich im Bereich zwischen dem Strömungskanal 7 und der Innenseite 4 des Dichtringes befinden, sind in schräg zur Umfangsrichtung liegenden Reihen mit Abstand hintereinander angeordnet. Bezogen auf die durch die halbe Länge des Strömungskanales 7 verlaufende Axialebene 15 sind die Strukturelemente 14 entgegengesetzt schräg zueinander angeordnet. Durch diese spiegelsymmetrische Gestaltung kann der Dichtring drehrichtungsunabhängig eingesetzt werden.
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Jede Reihe besteht aus drei mit Abstand hintereinander angeordneten Strukturelementen 14, von denen das erste und das letzte Strukturelement in jeder Reihe Abstand vom Kanalabschnitt 8 sowie von der Innenseite 4 des Dichtringes hat. Innerhalb einer Reihe sind die Strukturelemente 14 vorteilhaft mit gleichem Abstand hintereinander angeordnet.
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Bezogen auf die Darstellung gemäß 7 liegen die links von der Axialebene 15 angeordneten Reihen etwa parallel zum Endabschnitt 9 und die rechts von der Axialebene 15 liegenden Reihen von Strukturelementen 14 etwa parallel zum Endabschnitt 10 des Strömungskanales 7.
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Die Reihen von Strukturelementen liegen jeweils mit gleichem Abstand voneinander.
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Die Strukturelemente 14 sind jeweils rechteckförmige Vertiefungen in der Stirnfläche 23, 24 des Dichtringes. Sie begünstigen die Verteilung des abzudichtenden Mediums 5 im Dichtspalt 27 zwischen den beiden Dichtringen 21, 22 der Gleitringdichtung.
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Die Struktur 2 des Ausführungsbeispieles nach 8 entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform nach den 1 und 2. Der Unterschied besteht darin, dass die Endabschnitte 9, 10 des Strömungskanals 7 jeweils zwei mit Abstand hintereinanderliegende Stopper 12, 12'; 13, 13' aufweisen. Sie werden jeweils durch Unterbrechungen der Endabschnitte 9, 10 des Strömungskanals 7 gebildet.
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Die beiden Stopper 12, 12'; 13, 13' sind vorteilhaft gleich lang und in gleichen Abständen hintereinander angeordnet. Mit der Zahl der Stopper ist eine einfache Anpassung der Struktur 2 an die jeweiligen Einbauverhältnisse und/oder Größe der Dichtringe 21, 22 möglich.
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Die Strukturelemente 14 sind entsprechend der Ausführungsform nach den 1 und 2 ausgebildet und spiegelsymmetrisch in Bezug auf die Axialebene 15 gestaltet.
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Die Struktur 2 gemäß 9 entspricht der Struktur gemäß 8, jedoch ohne die Stopper im Endbereich der Endabschnitte 9, 10 des Strömungskanals 7. Die Strukturelemente können in den unterschiedlichsten beschriebenen Gestaltungen bei jeder der Strukturen 2 vorgesehen sein. Die Figuren zeigen lediglich Ausführungsformen, ohne dass die Ausführungsformen als beschränkend im Hinblick auf die Gestaltung der Struktur 2 anzusehen wären.
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10 zeigt eine Struktur, die dann vorgesehen wird, wenn sich das abzudichtende Medium nicht innerhalb des Dichtringes 21, 22 befindet, in dessen Achsrichtung gesehen, sondern außerhalb.
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Die Struktur 2 hat den Strömungskanal 7, der über seine Länge stetig gekrümmt ist. Die Krümmung ist, bezogen auf die Mediumseite 5, so vorgesehen, dass der Strömungskanal 7 konkave Form hat. Wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen hat der Strömungskanal 7 keinen unmittelbaren Kontakt mit dem abzudichtenden Medium 5. Die beiden Enden des Strömungskanals 7 haben Abstand von der Außenseite 3 des Dichtringes. Auch von der zylindrischen Innenseite 4 des Dichtringes hat der Strömungskanal 7 Abstand.
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Nahe den beiden Enden ist der Strömungskanal 7 unterbrochen, wodurch die Stopper 12, 13 gebildet werden.
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Auf der der Außenseite 3 zugewandten Seite des Strömungskanales 7 befinden sich die Strukturelemente 14, die beispielhaft entsprechend den Ausführungsformen gemäß den 1, 2, 8 und 9 rund ausgebildet sind.
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Die Struktur 2 ist ebenfalls spiegelsymmetrisch in Bezug auf die durch die halbe Länge der Struktur 2 sich erstreckende Axialebene 15 ausgebildet.
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Das Medium 5 strömt, wie anhand der 1 und 2 erläutert worden ist, im Kreislauf durch den Strömungskanal 7, wenn sich der eine Dichtring um seine Achse dreht. Der Strömungskanal 7 zusammen mit den Strukturelementen 14 ermöglicht eine optimale Schmierung und Kühlung der beiden Dichtringe 21, 22 der Gleitringdichtung im Dichtspalt 27. Da das Medium über den Strömungskanal 7 wieder auf die Mediumsseite 5 zurückgefördert wird, weist die Gleitringdichtung nur eine geringe Leckage auf.
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Die Strukturelemente 14 können beispielhaft auch eine Gestaltung und Anordnung entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach 7 haben.
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Bei sämtlichen Ausführungsformen wird durch die beschriebene Gestaltung der Strukturen 2 erreicht, dass eine optimale Kühlung und Schmierung im Dichtspalt 27 sichergestellt ist, ohne dass die Leckage hoch ist. Außerdem wird nur eine geringe Reibung erzeugt, so dass die Gleitringdichtungen eine entsprechend lange Einsatzdauer haben. Bei allen beschriebenen Ausführungsformen hat der Strömungskanal 7 einen Öffnungswinkel, der in vorteilhafter Weise größer als 90° ist. In der Stirnfläche 23, 24 des Dichtringes sind die Strömungskanäle 7 so angeordnet, dass sie keine direkte Verbindung zum abzudichtenden Medium 5 haben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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