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Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung, bestehend aus zwei
einen Niederdruckraum gegen einen Hochdruckraum abdichtenden Dichtungseinheiten,
die zwischen einer drehbaren Welle und einem stationären Gehäuseabschnitt eingesetzt
und durch eine Sperrkammer, in der ein zwischen Hochdruck und Niederdruck liegender
Druck herrscht, voneinander getrennt sind, und einer durch Drehung der Welle antreibbaren
Pumpe zur Erzielung des Sperrkammerdruckes.
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Es sind bereits vielfach Dichtungsanordnungen bekannt, bei denen Dichtungseinheiten
hintereinandergeschaltet sind, wobei zwischen den beiden Dichtungseinheiten eine
Sperrkammer angeordnet ist. In der Sperrkammer soll ein Mediumsdruck aufrechterhalten
bleiben, der unter dem Druck im Hochdruckraum, jedoch über dem Druck im Niederdruckraum
liegt. Derartige Druckabstufungen werden vorgenommen, um entweder die auf die einzelnen
Dichtungseinheiten wirkenden Druckdifferenzen abzustufen, so daß jede der Dichtungseinheiten
mit einer geringeren Druckdifferenz belastet ist oder um die Richtung des Leckflusses
des abzudichtenden Mediums oder der Sperrflüssigkeit in gewünschter Weise zu steuern.
Bei diesen bekannten Dichtungsanordnungen wird der Druck des Sperraums selbst nicht
gesteuert, so daß er beispielsweise bei ungleichmäßiger Abnutzung der Dichtungseinheiten
von seinem mittleren Wert abweicht und daher die Druckabstufungswirkung beeinträchtigt
wird.
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Bei einer bekannten Dichtungsanordnung (deutsche Gebrauchsmusterschrift
1787 049) wird daher der Druck in der Sperrkammer durch eine Pumpe erzeugt und durch
ein Überdruckventil gesteuert. In diesem Fall wird die Sperrkammer mit einer eigens
zu diesem Zweck vorgesehenen Sperrflüssigkeit beaufschlagt, die in einem getrennten
Kreislaufsystem mit Umlaufpumpe und Kühlvorrichtung umläuft. Bei zu hohem Druck
in der Sperrkammer wird das überschüssige Medium mittels des Überdruckventils in
ein Sammelbecken geleitet. Eine ähnliche Dichtungsanordnung ist durch die USA.-Patentschrift
3 088 744 bekannt, bei der jedoch das überdruckventil durch ein vom Druck des abzudichtenden
Mediums gesteuertes Ventil ersetzt ist.
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Weiterhin ist es durch die deutsche Auslegeschrift 1075 910
und die USA.-Patentschrift 2175 868 bekannt, zwischen zwei Dichtungseinheiten durch
überströmleitungen mit Drosselstellen bzw. durch auf einen bestimmten Druck einstellbare
überströmventile einen bestimmten Mitteldruck aufrechtzuerhalten. In diesem Fall
tritt das Leckmedium jedoch schließlich ins Freie aus und geht somit verloren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in der Sperrkammer zwischen
den beiden Dichtungen einen durch das Leckmedium selbst bewirkten Druck aufrechtzuerhalten,
wobei jedoch verhindert werden soll, daß das bei zu hohem Druck in der Sperrkammer
abzulassende Medium verlorengeht. Die Lösung besteht erfindungsgemäß darin, daß
die Pumpe derart geschaltet ist, daß der Sperrkammerdruck durch Zurückpumpen des
Leckmediums aus der Sperrkammer in den Hochdruckraum reduziert wird, wobei eine
in Abhängigkeit vom Druckunterschied zwischen Sperrkammerdruck und Niederdruck betätigbare
Steuereinrichtung vorgesehen ist, die entweder die Fördermenge der Pumpe oder ein
Rückströmen vom Hochdruckraum zur Sperrkammer steuert, um ein zu starkes Absinken
des Sperrkammerdrucks zu verhindern.
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Die Pumpe fördert also von der Sperrkammer in den Hochdruckraum, in
dem sich das gleiche Medium wie in der Sperrkammer befindet. Die Folge ist eine
verbesserte Dichtungswirkung.
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Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß eine Pumpe zur Rückförderung
des Leckmediums aus dem abzudichtenden Raum erforderlich ist. Bei bestimmten Anwendungsgebieten,
beispielsweise beim Tieflochbohren, ist jedoch außerhalb des ringförmigen Raums,
in dem sich die Dichtung befindet, nicht genügend Platz vorhanden, um diese Pumpe
anzuordnen. Erfindunsgemäß besteht daher die Pumpe aus mehreren in einem die erste
Welle umgebenden Ringkörper gebildeten Zylinder mit darin bewegbar angeordneten
Kolben, deren Achsen parallel zur Wellenachse verlaufen, wobei die Kolben entweder
direkt oder indirekt mit einer Nockenbahn in Verbindung stehen, die auf einem relativ
zum ersten Ringkörper drehbaren, die Welle umgebenden zweiten Ringkörper gebildet
ist.
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An Hand der Zeichnungen werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung
näher erläutert. Hierbei betreffen die F i g. 1 bis 7 ein erstes Ausführungsbeispiel,
die F i g. 8 bis 12 ein zweites Ausführungsbeispiel und die F i g. 13 und 14 weitere
Ausführungsbeispiele. Es zeigt F i g. 1 A einen Längsschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel
der Erfindung, wobei F i g. 1 B eine Fortsetzung der F i g. 1 A darstellt und sich
an das linke Ende dieser Figur anschließt, F i g. 2 einen Querschnitt längs der
Linie 2-2 in Fig. 1 A, F i g. 3 und 4 Teilschnitte längs der Linien 3-3 und 4-4
in F i g. 2, F i g. 5 einen Querschnitt längs der Linie 5-5 in F i g.1 A, F i g.
6 Einzelheiten eines in der F i g.1 A dargestellten Bauteils, gesehen in Richtung
des Pfeiles 6 in Fig.lA, F i g. 7 eine schematische Darstellung der Zeitsteuerung
der beim ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Pumpe, F i g. 8 einen Längsschnitt
durch das zweite Ausführungsbeispiel, F i g. 9 eine vergrößerte Teilansicht längs
der Linie 9-9 der F i g. 8 bzw. längs der Linie 9-9 in F i g. 10, F i g. 10 einen
Schnitt längs der Linie 10-10 in F i g. 9, F i g. 11 einen Schnitt längs der Linie
11-11 in F i g. 10, F i g. 12 einen Schnitt längs der Linie 12-12 in F i g. 1, F
i g. 13 einen Teil eines Längsschnitts eines dritten Ausführungsbeispiels, F i g.
14 einen Teil eines abgewickelten Zylinderschnitts eines vierten Ausführungsbeispiels.
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In den in den F i g. 1 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispielen ist eine
ringförmige Welle 20 einer zum Tieflochbohren dienenden Turbine gezeigt. Die Achse
der Welle ist bei 21 angedeutet. Die Welle 20 ist in dem Gehäuse 22 mittels Schrägrollenlager
25 a, 23 b
gelagert. Die Welle besitzt einen mit einer Keilverzahnung 24 versehenen
Abschnitt, in den ein Ausgangskupplungsteil25 eingreift, an dem die Bohreinheit
gelagert ist. Auf der linken Seite des Lagers
23 b (s. F i g. 1
B), ist der Zwischenraum zwischen der Welle und dem Gehäuse mittels eines Dichtungslippenpaares
19 verschlossen, welche einander gegenüberliegend angeordnet sind, und die
Welle ist mittels einer ringförmigen und flexiblen Hülse 18 in einen inneren
Schmierstoffbehälter 17 und eine äußere Druckkammer 16 unterteilt. Der Schmierstoffbehälter
17 ist mit dem Lagerraum 10 über die Kanäle 15 verbunden, während die druckbeaufschlagte
Kammer über die Kanäle 13 und 14 mit dem Raum 11 auf der linken Seite der
Dichtung 19 in Verbindung steht, in welchem der Druck im wesentlichen gleich
dem Einlaßdruck der Turbine ist. Eine weitere Verbindung durch eine Drosselstelle
12 zu der Bohrung der Welle 20 kann geschaffen sein, um eine Ansammlung von Ablagerungen
in den Räumen 11,13,14 zu verhindern. Während des normalen Gebrauchs der Einrichtung
verläuft die Achse 21 vertikal, und das linke Ende in F i g. 1 befindet sich
oben. Die Bohrflüssigkeit, welche durch die Turbine hindurchgeführt wird, strömt
durch die Wellenbohrung. Die unter Hochdruck stehende Bohrflüssigkeit wird in Strahlen
in die Bohrstelle zur Unterstützung der Bohrwirkung eingespritzt und strömt durch
das Bohrloch aufwärts zurück, rund um das Gehäuse 22 herum. Die Bohrflüssigkeit
enthält dabei Schmutz u. dgl. Der Behälter 17 und der Lagerraum 1 c sind mit Schmiermittel
gefüllt, welches unter dem Turbineneinlaßdruck steht, so daß dort im wesentlichen
keine Druckdifferenz gegenüber den Dichtungen 19 herrscht. An den Dichtungen 19
tritt eine große Druckdifferenz zwischen dem Lagergehäuse und der Gehäuseaußenseite
auf.
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In diesem Ausführungsbeispiel sind unter den Lagern Ringkörper 26,
27 angeordnet, welche durch eine Nockenverzahnung 28 od. dgl. ineinander eingreifen
und auf dem Kupplungsteil 25 gelagert sind, so daß eine Relativdehnung demzufolge
durch eine Anzahl von Bolzen 29, welche mit den Ausnehmungen 30 in dem Teil 27 in
Eingriff gelangen, verhindert ist. Ein Ringkörper 31 ist eingesetzt in die
Bohrung des Gehäuses 22 und gehalten zwischen einen eingeschraubten Stützring
32 und einer Abstandshülse 33,
welche sich am Außenrand des Lagers
23 abstützt.
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In der Darstellung in F i g. 1 ist der Ringkörper 31 auf der linken
Seite angeordnet, wobei sich eine flache Stirndichtungsfläche 34 mit einer Dichtungsfläche
35 auf dem Dichtungsring 36, welcher einen axialen Flansch 37 und einen Radialflansch
38 aufweist, im Eingriff befindet. Die Innenfläche des Axialflansches
37 ist verschieblich auf einem Außenflanschteil der Innenhülse 26 gelagert,
und eine zweite O-Ring-Dichtung 39 befindet sich zwischen diesen Flächen. Die Dichtungsflächen
34 und 35 werden miteinander im Eingriff gehalten durch eine Feder 40, welche
in Taschen der Hülse 26 angeordnet ist und sich an dem Radialflansch 38 abstützt.
Die Oberfläche der zweiten Dichtung 39 ist vorzugsweise abgerundet, so daß der Dichtungsring
36 im wesentlichen zwischen dem Druck in dem Lager und einer Sperrkammer 41 ausgeglichen
ist. Nicht gezeigte Bolzen gewährleisten einen ringförmigen Abstand zwischen der
Feder 40 und dem Dichtungsring 36, welcher mit der Innenhülse 26 umläuft. Leckverluste
von den Lagern zwischen der Innenhülse und dem Kupplungsteil 25 zu dem Lagerzwischenraum
sind durch einen O-Ring 42 verhindert, während weitere O-Ringe 43 und
44 Leckverluste zwischen der Innenhülse 27 und dem Kupplungsteil 25 und zwischen
der Außenhülse 31 und dem Gehäuse 22 verhindern.
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Die Sperrkammer 41 ist von dem Raum außerhalb des Gehäuses
durch eine Niederdruckdichtung getrennt, wobei die Niederdruckdichtung Dichtungslippen
45 aufweist, welche nebeneinander und miteinander zugewandten Stirnseiten in einer
als Betätigungselement dienenden Hülse 46 gelagert sind, wobei die Hülse 46 innerhalb
des Ringkörpers 31 in Zusammenwirkung mit einem O-Ring 47 verschiebbar angeordnet
ist und die Dichtungen an den Außenflächen des Ringkörpers 27 zum Eingriff
gelangen. Die Hülse 46 ist gegenüber der Außenhülse 31 drehgesichert
mittels der Nockenverbindung 48, und, wie bereits oben begründet, ist die Niederdruckdichtung
gegen den Druck in der Sperrkammer 41 durch eine Segmentblattfeder
49 gesichert, wobei die Feder 49
zwischen den Stirnseiten des Ringkörpers
31 und dem Stützring 32 eingespannt ist. Vom Lagerhohlraum in die Sperrkammer
41 eintretendes Lecköl kann mittels einer Pumpe 50, 51 zurückgeführt
werden. Die Pumpe besteht aus sechs Kolben 50, die sich in Zylindern 51 (s.
F i g. 5) befinden, welche im Flanschteil des Ringkörpers 31 in gleichen
Abständen angeordnet sind. Die Kolben 50 werden mittels Federn
50 a
axial einwärts in Eingriff mit einer Nockenbahn 52 gedrückt.
Die Nockenbahn 52 ist auf einem auswärts auskragenden Flanschteil des Ringkörpers
27 angeordnet. Wenn Lecköl vom Lagerinnenraum in die Sperrkammer 41 eintritt,
befinden sich die Kolben 50 mit der Nockenbahn 52 im Eingriff und sind durch einen
Kopfabschnitt 53 der Hülse 46 gehalten. Die' Hülse 46 ist nach
links durch den Druck der Feder 49 a bewegbar. Falls sich Lecköl aus dem Lagerinnenraum
in die Sperrkammer 41 befindet, erhöht sich der Druck in der Sperrkammer
über den in der Bohrungsaußenseite des Gehäuses, bis die Niederdruckdichtungseinheit
nach rechts gegen die Stützfeder 49 so weit angedrückt ist, daß die Kolben
50 gerade die entsprechende Leckölmenge in den Lagerhohlraum zurückpumpen. Würde
sich der Leckölaustritt über die Leistungsfähigkeit des Pumpensystems hinaus verstärken,
so würde eine Dichtungsfläche auf dem Kopfabschnitt 53 mit der Oberfläche
54 der Hülse 27 zum Eingriff gelangen. Der Kopfabschnitt 53 und die
Oberfläche 54 laufen gegeneinander um, aber dies ist nur eine Sicherheitsdichtungseinrichtung,
so daß die Möglichkeit der Abnutzung an dieser Stelle in Kauf genommen werden kann.
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Das Eingangs- und Ausgangskanalsystem der Pumpen ist in den F i g.
1, 2 und 5 dargestellt und enthält eine Bohrung 55, welche sich radial auswärts
von jedem Zylinder erstreckt, und besitzt innere und äußere Durchgangsbohrungen,
welche sich axial zu den Stirndichtungsflächen 34 erstrecken. Die Innenbohrung
56 wirkt als Einlaßkanal und die Außenbohrung 57 als Auslaßkanal. Die äußeren Enden
der radialen Bohrungen 55 sind durch die Verschlußschrauben 55 a verschlossen.
Die Gegendichtungsfläche 35 auf dem umlaufenden Dichtungsring 36 ist mit entsprechenden
Ausnehmungen 58 und 59 an ihrem inneren und äußeren Rand (s. F i g.
2 bis 4) versehen. Diese Ausnehmungen wirken mit den Bohrungen 56 und 57 zusammen
und bilden ein mechanisch betätigtes Einlaß- und Auslaßventilsystem.
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Ein Teil der Dichtungsfläche 35 ist in abgewickelter Form in F i g.
7 schematisch dargestellt. Dort ist
der Verlauf der Ausnehmungen
in bezug auf die Kontur der Nockenbahn 52 gezeigt, welche mit der Dichtungsfläche
35 in Richtung des Pfeiles 60 umläuft, wobei die Kolben 50 und die
Kanäle 56 und 57 in bestimmten und festen Winkellagen zueinander angeordnet sind.
Die Nockenbahn hat zwei Erhebungen, welche bei 0 bis 180° liegen, und zwei Vertiefungen,
welche den Erhebungen gegenüber um jeweils 90° versetzt sind, und in der Zeichnung
bei 90 und 270° liegen. In jeder dieser Stellungen befinden sich kurze Ruhepunkte,
in deren Bereich beide Kanäle 56 und 57 der Zylinder geschlossen sind durch von
Ausnehmungen freie Abschnitte der Dichtungsstirnfläche 35. In bezug auf den in der
0°-Stellung befindlichen Kolben 50 in F i g. 7 führt die Nockenbahn 52 und die Dichtungsfläche
35 eine nach links gerichtete Bewegung s aus, und der Kolben wird mittels der ihm
zugeordneten Feder nach außen gedrückt. Gleichzeitig ist der Einlaßkanal 56 zur
Sperrkammer hin geöffnet, und Öl kann in den Zylinder einströmen. Bei fortschreitendem
Einwärtshub des Kolbens 50 gelangt dieser zu einem weiteren Ruhepunkt, bei dem beide
Kanäle geschlossen sind, und anschließend gelangt der Auslaßkanal 57 in die öffnungsstellung,
so daß Öl vom Zylinder aus- und in den Lagerraum eintreten kann. Die Kolben sind
einander gegenüberliegend paarweise angeordnet, so daß Druckschwankungen in der
Sperrkammer 41 im wesentlichen vermieden sind, welche zu einer Abführung von Ablagerungen
aus dem Bohrungshohlraum in die Niederdruckdichtung führen könnten. Der Druck in
der Sperrkammer 41 ist infolge der Kraftwirkung der Feder 49 tatsächlich immer ein
wenig höher als der Druck in dem Bohrungshohlraum auf der anderen Seite der Niederdruckdichtung.
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In dem in den F i g. 8 bis 12 dargestellten Ausführungsbeispiel ist
ein innerer Ringkörper 70 auf der hohlen Turbinenwelle 20 in dem Raum zwischen der
Innenbahn des Lagers 23 und des Ausgangskupplungsteiles 25 angeordnet. Äußere
Ringkörper 71
und 72 sind in das Gehäuse 22 eingesetzt, mittels der Bolzen
73 miteinander verbunden und durch eine dazwischen eingefügte Dichtung abgedichtet.
Diese Anordnung befindet sich zwischen dem Außenring des Lagers 23 und dem eingeschraubten
Haltering , 74. Eine Nut 75, welche einen Ölrückführkanal bildet, ist außen im äußeren
Ringkörper angeordnet. Dieser Ringkörper ist außen gegenüber dem Lagerraum durch
einen O-Ring 76 und gegenüber der Bohrung des Gehäuses durch einen O-Ring 77 abgedichtet.
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Die hochdruckseitige Dichtung ist gebildet durch zwei Stirndichtungsringe
78 und 79, welche mit ihren flachen Dichtungsflächen bei 80 aneinanderliegen. Der
in F i g. 8 links angeordnete Ring 78 ist axial verschiebbar auf einer Zylinderfläche
81 des Ringkörpers 71 gelagert und mittels der O-Ring-Dichtung 82 abgedichtet. Der
Ring 78 ist mittels nicht gezeigter Bolzen, welche in bestimmten Winkelabständen
zwischen den in Taschen gelagerten Federn 83 in den Ring und den Flansch 84 eingreifen,
gesichert. Die Federn 83 stützen sich gleichfalls am Flansch 84 ab. Der in F i g.
8 rechts angeordnete Ring 79 ist auf der Zylinderoberfläche 85 des Ringkörpers 70
axial verschiebbar gelagert und gleichfalls mittels eines O-Ringes 86 abgedichtet.
Dieser Ring 79 ist jedoch mittels nicht gezeigter Bolzen, welche in ähnlicher Weise
wie oben beschrieben zwischen den die Federn 87 aufnehmenden Taschen in den Ring
79 und den Ringkörper 70 eingreifen, verbunden und zusammen mit dem Ringkörper 70
drehbar gelagert. Die Abstützung des Ringes 79 erfolgt über die Federn 87 an dem
sich radial auswärts erstreckenden Ansatz des Ringkörpers 70. Die Zylinderflächen
81 und 85 haben gleichen Durchmesser, so daß die auf die Ringe 78 und 79 einwirkenden
Flüssigkeitsdrücke einander gleich sind und zu keiner Axialbewegung dieser Ringe
führen können. Im Betrieb befindet sich das linke Ende der Anordnung nach F i g.
8 oben. Die Ringe 78 und 71 sind federnd zwischen den Federn 83 und 87 gelagert
und demzufolge weitgehend gegen Stöße od. dgl., die im Betrieb auftreten können
und unmittelbar auf den Ausgangskupplungstei125 einwirken, geschützt. Dichtungsanordnungen
dieser Art sind z. B. in der deutschen Auslegeschrift 1251115 beschrieben.
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Aus dem Lagerraum auswärts zwischen den Ringen 78 und 79 austretendes
Schmiermittel gelangt in die zwischen der Außenseite des Gehäuses und dem inneren
Ringkörper gebildete Sperrkammer 88, die durch eine Anzahl von Dichtungsringen 89
abgedichtet ist. Die Dichtungsringe 89 sind in eine zwischen dem inneren 70 und
äußeren Ringkörper 72 befindliche Ausnehmung eingesetzt und mittels des aufgeschraubten
Andrückringes 90 gesichert und gegen die Zylinderfläche 91 angedrückt.
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Auf jeweils zwei gegenüberliegenden Seiten ist der Ringkörper 72 mit
axial gerichteten Zylinderbohrungen 92 versehen, in die Kolben 93 eingesetzt sind.
In dem Kolben befindet sich ein Stößel 94, welcher mit der an der inneren Stirnseite
des umlauffähigen Ringkörpers 70 gebildeten Nockenbahn 65 in Eingriff gelangt. Die
Nockenbahn ist eine einfache Wellenbahn, welche pro Umdrehung einen Vor- und Rückhub
der Kolben veranlaßt. Die Kolben sind auf einander gegenüberliegenden Seiten paarweise
so angeordnet, daß Druckschwankungen in der Sperrkammer 88 im wesentlichen vermieden
sind. Die Kolben sind mit der Nockenbahn 95 mittels der Federn 96 in kraftschlüssiger
Verbindung gehalten.
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Wie die F i g. 9 und 10 zeigen, ist jede Pumpe mit einem Einlaßventil97
versehen, welches eine Hülse 98 aufweist, welche in einer Bohrung 99 im Umfangsbereich
der Außenhülse 72 gelagert ist.
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Die Hülse 98 ist mit einer äußeren ringförmigen Ausnehmung 100 versehen,
welche über einen axial verlaufenden Kanal 101 mit der Sperrkammer 88 in Verbindung
steht. Von der Ausnehmung 100 erstrekken sich Bohrungen 102 zum Inneren der
Hülse. Bei geöffnetem Ventil tritt der Flüssigkeitsstrom durch die Ventilleitfläche
103 in den Bereich der Innenausnehmung 104 ein, welche über die Bohrungen 105 und
die Kanäle 106 mit dem Zylinder 92 in Verbindung stehen. Eine schwache Druckfeder
107 hält das Einlaßventil mit Ausnahme der Ansaugzeit geschlossen.
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Das Auslaßventilsystem ist gleichfalls hauptsächlich in den F i g.
9 und 10 gezeigt und enthält ein Auslaßventil 108, welches innerhalb einer axial
verlaufenden Bohrung 109 in dem äußeren Ringkörper 92 angeordnet und mittels der
Druckfeder 111, welche sich an dem Organ 112 abstützt, gegen den Sitz 110 gedrückt
ist. Die Bohrung 109 steht mit dem Pumpenzylinder 92 über den Kanal 113 in Verbindung,
und auf der anderen Seite der Ventilsitzfläche 110 ist eine äußere ringförmige Ausnehmung
14 angeordnet (s. F i g. 9), welche mit der Ölrücklaufnut 75
über
den radialen Kanal 115 in Verbindung steht. Von der Nut 75 strömt das Öl
zu dem Lagerraum zurück durch eine mit einer zentralen Bohrung versehene Schraube
116 (s. F i g. 8), welche mit einem Mitteltei1117 und mehreren Zweigauslaßbohrungen
im Bereich einer Gummihülse 118 versehen ist.
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Zur Verhütung des Druckabfalles in der Sperrkammer unter den Druck
im Bohrungsraum außerhalb des Gehäuses ist ein Bypass für das Einlaßventil 97 vorgesehen.
Jedem Pumpenzylinder ist ein Drosselventil 119 zugeordnet, welches in einer axialen
Bohrung 120 im Ringkörper 72 gelagert ist und eine äußere Nut 121
aufweist. Die Nut 121 gelangt in einer Endstellung des Ventils 119 mit den
Kanälen 122 und 123 in Verbindung. Der Kanal 122 erstreckt
sich bis zur Ausnehmung 100, und der Kanal 123
geht in den Kanal
113 über. Das Drosselventil 119
wird mittels der Feder 124 in
die eine Endstellung gedrückt und durch die hydraulische Druckübertragung durch
den Kanal 125 vom Innenraum der Gummimanschette 126, welche in den F i g.
11 und 12 gezeigt ist, beaufschlagt. Die Gummimanschette 126 ist in eine
Ausnehmung 127 im Ringkörper 72
durch das Organ 128 eingeklemmt.
Das Äußere der Manschette 126 steht über den Kanal 129 mit dem Bohrlochdruck
in Verbindung. Das andere Ende des Drosselventils 119 ist vom Druck in der
Sperrkammer 88 über den Zweigkanal 130 des Durchgangkanals
122 beaufschlagt. Wenn der Druck in der Sperrkammer gegenüber dem Bohrlochdruck
und der Kraftwirkung der Feder 124 überwiegt, erfährt das Ventil
119 eine Axialverschiebung, so daß eine Verbindung zwischen den Kanälen
122 und 123 der Kanäle parallel zum Einlaßventil97 unterbrochen ist
und die Pumpe von der Sperrkammer in der oben beschriebenen Weise zum Lagerraum
zurückfördert.
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Falls die Turbine bewegungsfähig wird, steigt der Druck in der Sperrkammer
an, und es kann genügend Strömungsmittel den Kolben des Ventils 119
passieren,
dann in die Manschette 126 eindringen und diese beschädigen. Zur Verhütung einer
solchen Beschädigung kann ein Entlastungsventil mit einer Niederdrucköffnung zwischen
dem Kanal 125 und dem Raum außerhalb der Niederdruckdichtung 89
angeordnet
sein, um einen wesentlichen Anstieg des Druckes über den Bohrlochdruck zu verhindern.
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Die in den F i g. 8 bis 12 dargestellte Dichtungsanordnung hat den
Vorteil, daß sie vor dem Einbau überprüft werden kann und dann ohne Trennung der
koaxial zueinander angeordneten Dichtungsteile installierbar ist, wodurch die Möglichkeit
eines fehlerhaften Zusammenbaues der Einzelteile ausgeschlossen wird.
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In den beiden vorbeschriebenen Ausführungsformen sind die Pumpenzylinder
in einem Ventilkörper angeordnet, welcher fest im Gehäuse eingebaut ist. Die Pumpenzylinder
könnten jedoch ebensogut in einem fest auf der umlaufenden Welle angeordneten Teil
untergebracht sein. Beide Anordnungen sind zur Aufrechterhaltung der Druckdifferenz
im Bereich der Niederdruckdichtung und die durch die umlaufende Nockenbahn angetriebenen
Pumpenkolben zur Steuerung der Einlaß- und/oder Auslaßventile geeignet. F i g. 13
zeigt eine weitere Ausführungsform, in der die Zylinder in einem der axial verschiebbaren
Stirndichtungsringe angeordnet sind. In F i g. 13 ist der zuströmseitig angeordnete
Dichtungsring 140 axial auf der Fläche 141 des Ringkörpers
142 gelagert. Der Ringkörper 142 ist fest im Gehäuse angeordnet und
nicht umlaufend, während der umlaufende Dichtungsring 143 auf der Oberfläche
144 eines Ringkörpers 145 befestigt und mit der Welle verbunden ist.
Zwei oder mehrere in gleichen Abständen angeordnete Zylinderbohrungen
146
sind in dem Ring 143 untergebracht. Jede Bohrung enthält einen Pumpenkolben
147, und am radialen äußeren Ende der Kolben 147 sind Führungsteile
148
angebracht, welche sich mit der Nockenbahn 149 auf dem Ringkörper
142 im Eingriff befinden. Der Kolben besitzt eine axiale Bohrung
150, welche den Einlaßkanal vor der Sperrkammer 151 bildet. Dieser
Einlaßkanal 150 ist während des Pumpenhubes durch eine Ventilkugel
152 verschlossen. An dem radialen inneren Ende der Zylinder ist ein Auslaßkana1153
angeordnet, welcher mit den Lagerräumen in Verbindung steht. Dieser Kanal
153 ist während des Saughubes durch die Ventilkugel 154 verschlossen.
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Zur Verhinderung der Druckreduzierung in der Sperrkammer
151 unter den Druck außerhalb des Gehäuses ist ein Kanal 151 von dem
Lagerraum zu der Sperrkammer angeordnet. Der Kanal 155 ist durch ein Ventil
156 gesteuert, welches durch eine Membran 157, die auf einer Seite mit dem
Druck der Sperrkammer und auf der anderen Seite mit dem außerhalb des Gehäuses herrschenden
Druck beaufschlagt ist, betätigt wird. Das Ventil 156 gestattet den Übergang
von ausreichend Öl durch die Dichtung zwischen den Ringen 140 und
143, um den Druckabfall in der Sperrkammer 151 unter den Druck außerhalb
des Gehäuses zu verhindern.
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In F i g. 14 ist eine andere Ausführungsform veranschaulicht, bei
der die nockengesteuerte Bewegung eines Kolbens über eine Flüssigkeitssäule auf
einen Verdrängerkolben übertragen wird. F i g. 14 ist ein tangentialer Teilschnitt
durch einen Ringkörper, welcher entweder auf dem Gehäuse oder der Welle befestigt
ist (analog zu F i g. 10). Der Kolben 160 ist in einer Bohrung
161 des Ringkörpers 162 geführt und mit der Nockenbahn 163
auf dem benachbarten und umlaufenden Teil durch eine schwache Feder 164 in
Anlage gehalten. Der Zwischenraum 165 ist ein Teil der Sperrkammer. Eine
Leitung 166 erstreckt sich vom Zylinder des Kolbens 160 zur Stirnseite
des Pumpenzylinders 167, in dem ein Verdrängerkolben 168 durch eine
schwache Feder 169 abgestützt ist. Der Zylinder ist mit einem Einlaßkanal170
vom Zwischenraum 165 versehen, welcher durch das selbsttätig wirkende Einlaßventil
171 gesteuert ist. Ein Auslaßkana1172 führt zum Lagerraum und ist durch ein selbsttätig
wirkendes Auslaßventil 173 gesteuert. Eine Leitung 174 vom Zylinder
161 zum Zwischenraum 165 ist durch ein Ventil 175 gesteuert,
welches durch einen in dem Zylinder 177 bewegbaren Kolben 176 betätigt wird.
Ein Kanal 178
vom Zwischenraum zu dem Zylinder 177 gestattet die Druckbeaufschlagung
des Kolbens 176 mit dem im Zwischenraum herrschenden Druck, wodurch der Kolben entgegen
der Wirkung der Feder 179 und der Wirkung des Druckes außerhalb des Gehäuses
verschoben wird. Die Druckbeaufschlagung mit dem Druck a außerhalb des Gehäuses
erfolgt dabei durch Übertragung über die Gummimanschette 180, wie dies in
analoger Weise in Verbindung mit der Manschette 126 in F i g. 12 bereits
beschrieben.
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Mit dieser Anordnung wird durch den von der Nockenbahn betätigten
Kolben 160 in genügender
Weise Öl in den Dichtungszwischenraum
bzw. aus diesem herausgefördert, bis der Druck genügend über dem außerhalb des Gehäuses
und auf den Kolben 176 wirkenden Druck liegt, wodurch das Ventil 175 geschlossen
wird. Das in den Zylinder 161 und den Kanal 161 eintretende Öl wirkt als übertragungselement
zur Betätigung des Verdrängerkolbens 168. Der besondere Vorteil dieser Anordnung
besteht darin, daß hinsichtlich der Unterbringung der verschiedenen Einzelteile
der Vorrichtung weitestgehende Freiheit herrscht und daß die einzelnen Teile in
einem Hülsenteil von geringer radialer Erstreckung untergebracht werden können.
bahn (52) gedrückt wird, und daß die Steuereinrichtung ein von einer Feder (49)
sowie dem Sperrkammerdruck und dem Niederdruck beaufschlagtes gleitbares Betätigungselement
(46) ist, das bei Unterschreiten eines kritischen Druckunterschiedes zwischen Sperrkammerdruck
und Niederdruck den Kolben außer Eingriff mit der Nockenbahn rückt (F i g.1 bis
7).
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3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Pumpe einen durch eine Nockenbahn betätigbaren Kolben (160) aufweist, dessen
Hubbewegung mittels einer Flüssigkeitssäule auf einen Verdrängerkolben (168) übertragen
wird, und daß die Steuereinrichtung aus einem auf einen kritischen Druckunterschied
zwischen Sperrkammerdruck und Niederdruck ansprechenden Ventil (175) besteht, das
zum öffnen und Schließen einer Leitung (174) dient, die die Sperrkammer (165) mit
der die Flüssigkeitssäule enthaltenden Leitung (166) verbindet (F i g. 14).
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4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinrichtung aus einem der Pumpe vorgeschalteten Eintrittsventil (97),
einem der Pumpe nachgeschalteten Auslaßventil (108) und einem auf einen kritischen
Druckunterschied zwischen Sperrkammerdruck und Niederdruck ansprechenden Steuerventil
(119), das eine zum Einlaß- oder Auslaßventil parallelgeschaltete Umgehungsleitung
(123, 130) öffnet und schließt, besteht (F i g. 8 bis 12).
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5. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Pumpe aus mehreren in einem die erste Welle umgebenden Ringkörper
(31,72) gebildeten Zylindern (51,92) mit darin bewegbar angeordneten
Kolben (50,93) besteht, deren Achsen parallel zur Wellenachse verlaufen,
wobei die Kolben entweder direkt oder indirekt mit einer Nockenbahn (52,95)
in Verbindung stehen, die auf einem relativ zum ersten Ringkörper drehbaren, die
Welle umgebenden zweiten Ringkörper (27,70) gebildet ist.