DE2529403A1 - Dichtungsanordnung zum abdichten zwischen zwei ebenen flaechen - Google Patents

Description

Dr. HASSE - Dr. FRANKE - Dr. ULLRICH

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND HEIDELBERG

P 97/319

Dr.F/La München

Robert I. Loeffler und Lonnie C. Higginbottom Norman und Midwest City, Oklahoma (V.St.A.)

Dichtungsanordnung zum Abdichten zwischen zwei ebenen Flächen

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung zum Abdichten zwischen zwei ebenen Flächen, die relativ zueinander beweglich sind und im Zuge ihrer Relativbewegung zu gegenseitigem Fluchten kommende Öffnungen für den Durchtritt von Fluid enthalten, mit einer zwei entgegengesetzte, parallele und im wesentlichen monoplanare Stirnseiten und jeweils in gleichem Radialabstand von einer senkrecht zu diesen Stirnseiten gerichteten zentralen Achse angeordnete und durch dazwischenliegende Inseln voneinander getrennte durchgehende Öffnungen aufweisenden Dichtungsplatte, deren eine Stirnseite mit einer dazu parallelen, die Öffnungen in der Dichtungsplatte umgebenden und die dazwischenliegenden Inseln überlagernden Auflage- und Dichtfläche versehen ist.

Allgemein bezieht sich die Erfindung auf den Bau von Abdichtungen und spezieller auf Stirndichtungen, die gleichzeitig an zwei im wesentlichen parallelen ebenen Flächen zu dichtender Anlage kommen können, die relativ zueinander eine Rotationsbewegung um eine senkrecht zu diesen Flächen gerichtete gemeinsame Drehachse ausführen. Noch genauer gesehen handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um eine Verbesserung von Dichtungsanordnungen, wie sie in der US-PS 3 58 2 090 beschrieben sind.

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Auf dem Gebiete der Abdichtungstechnik ist es allgemein anerkannt, daß es schwierig ist, Dichtungen zu schaffen, die imstande sind, einen Austritt von Fluid aus zwei miteinander in Verbindung tretenden öffnungen wirksam zu verhindern, die jede in einer von zwei einander zugewandten, im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden ebenen Flächen liegen, die sich relativ zueinander um eine senkrecht dazu verlaufende Drehachse verdrehen. Die dabei auftretenden Schwierigkeiten .rühren großenteils daher, daß die Relativbewegung der beiden abzudichtenden Flächen jedes Material, das zur Abdichtung rund um die miteinander in Verbindung tretenden Öffnungen und dazwischen angeordnet wird, erheblichen Scherkräften aussetzt. Außerdem unterliegt dieses Dichtungsmaterial plötzlicnen Änderungen in der Größe der darauf einwirkenden Kräfte, wenn die Öffnungen in den beiden sich relativ zueinander bewegenden Öffnungen in Verbindung miteinander kommen bzw. diese Verbindung zwischen den beiden öffnungen aufgehoben wird.

Eine Stirndichtung, die im Hinblick auf einen Einsatz zwischen zwei sich relativ zueinander verdrehenden ebenen Flächen konstruiert ist, ist in der US-PS 3 124 079 beschrieben. Bei dieser Dichtung ist der Versuch gemacht, einen annähernden Ausgleich der auf eine Dichtungsplatte ausgeübten unsymmetrischen Belastungen zu erreichen, indem die auf entgegengesetzten Seiten dieser Dichtungsplatte liegenden Gebiete, auf die zu bestimmten Zeiten Fluiddruck zur Einwirkung kommt, so bemessen werden, daß auf die Dichtungsplatte während des Betriebes der damit ausgestatteten Vorrichtung nur minimale Verformungs- oder Verzerrungskräfte ausgeübt werden.

In der US-PS 3 582 090 ist eine verbesserte Stirndichtungsstruktur dargestellt und beschrieben, die eine starre Dichtungsplatte enthält, die zwei einander entgegengesetzte Oberflächen aufweist, die parallel zu einem Paar paralleler, monoplanarer Flächen verlaufen können, von denen jede Öffnungen enthält, die durch Öffnungen in der Dichtungsplatte hindurch periodisch in Verbindung miteinander gebracht werden sollen. Diese Verbindung der öffnungen erfolgt intermittierend mit Hilfe einer Relativ-

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bewegung der beiden Flächen zueinander, indem wenigstens eine dieser beiden Flächen um eine senkrecht dazu verlaufende Drehachse verdreht wird, die radial innerhalb der Öffnungen in den beiden Flächen und der Öffnungen in der Dichtungsplatte liegt. Die Dichtungsplatte selbst ist auf eine der beiden eine Rotationsbewegung relativ zueinander ausführenden Flächen aufgekeilt, sie besitzt jedoch axiale Bewegungsfreiheit entlang der Drehachse und senkrecht zu den beiden Flächen, zwischen welche die Stirndichtung als Ganzes eingefügt ist.

Um einen radialen Austritt von Fluid zwischen den beiden Flächen zu verhindern, sind auf entgegengesetzten Seiten der Dichtungspiatte rund um die darin enthaltenen Öffnungen Dichtungselemente vorgesehen. Eines dieser Dichtungselemente besteht aus einem Material von hoher Scherfestigkeit, das eine im wesentlichen monoplanare Auflagefläche besitzt, die an der monoplana-ren Fläche zur Anlage kommt, auf welche die Dichtungsplatte nicht aufgekeilt ist. Dieses Dichtungselement und die Dichtungsplatte selbst können in Form eines einheitlichen Gebildes aus dem gleichen Material ausgebildet sein. Auf der entgegengesetzten Seite der Dichtungsplatte und somit zwischen dieser und der ebenfalls Öffnungen enthaltenden Fläche, auf welche die Dichtungsplatte aufgekeilt ist, ist ein zweites Dichtungselement angeordnet, das sowohl an der Dichtungsplatte als auch an der ihr gegenüberlxegenden Fläche zu dichtender Anlage kommt. Dieses zweite Dichtungselement ist so gebaut, daß es eine radiale Bewegung eines Fluids verhindert, das durch die Öffnungen in den beiden einander zugewandten Flächen und die öffnungen in der Dichtungsplatte hindurchströmt. Dieses Fluid wird also in seiner Ausbreitung auf ein Gebiet beschränkt, das innerhalb des zweiten Dichtungseiementes liegt und in kritischer Weise einem Gebiet der Auflage- und Dichtungsfläche des oben erwähnten ersten Dichtungselements zugeordnet ist, wie dies im einzelnen in der US-PS 3 582 090 beschrieben ist. Anders ausgedrückt stehen das Gebiet der monoplanaren Auflage- und Dichtungsfläche des ersten Dichtungselements einerseits und das innerhalb des zweiten Dichtungselements eingeschlossene

Gebiet geometrisch und in ihren Abmessungen in einem solchen Zusammenhang, daß stets eine relativ kleine Kraft, die sich aus einem Flüssigkeitsdruck ergibt, der durch eine - bei gegenseitigem Fluchten der öffnungen in den einander gegenüberstehenden monoplanaren Flächen - durch die Öffnungen in der Dichtungsplatte hindurchgehende Flüssigkeit oder Trübe ausgeübt wird, auf die der monoplanaren Auflage- und Dichtungsfläche entgegengesetzte Seite der Dichtungsplatte wirkt, so daß diese Dichtungsplatte mit einer minimalen Dichtungskraft gegen die sich relativ dazu bewegende monoplanare Fläche angedrückt wird.

Wie in der US-PS 3 582 090 im einzelnen erläutert ist, besteht bei der dort beschriebenen Dichtungskonstruktion der Wunsch, eine in hohem Maße integre Abdichtung zwischen den in einer Relativbewegung zueinander befindlichen monoplanaren Flächen aufrechtzuerhalten, dabei jedoch gleichzeitig die Kraft so weit wie möglich zu vermindern, welche die Dichtung in Anlage an derjenigen der beiden monoplanaren Flächen hält, die sich relativ dazu bewegt. In der US-PS 3 582 090 ist jedoch weiter ausführlich beschrieben und erläutert, daß die Fluidkräfte, die dann auf die Dichtungsplatte zur Einwirkung kommen, wenn im Zuge der Relativbewegung der beiden monoplanaren Flächen die öffnungen in der sich bewegenden Fläche nicht mit den Öffnungen in der Dichtungsplatte fluchten, sich in ihrer Größe erheblich von den Fluidkräften unterscheiden, die während des Teils des Rotationszyklus auf die Dichtungsplatte einwirken, in dem die verschiedenen öffnungen in den beiden monoplanaren Flächen einerseits und in der Dichtungsplatte andererseits miteinander fluchten. Während dieses letzterwähnten Teils des Rotationszyklus der sich bewegenden monoplanaren Fläche ist die sich aus dem Fluiddruck ergebende Kraft, welche die Dichtungsplatte von der rotierenden monoplanaren Fläche wegzudrücken sucht, erheblich kleiner als die in der Zeit wirkende Kraft j in der die öffnungen in der sich bewegenden monoplanaren Fläche nicht mit den öffnungen in der Dichtungsplatte fluchten, sondern stattdessen den zwischen den öffnungen in der Dichtungsplatte liegenden Gebieten oder Inseln gegenüberstehen.

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Dieser während der beiden verschiedenen Zeitabschnitte im Rotationszyklus bestehende Unterschied in den auf die Dichtungsplatte wirkenden Kräften macht es nun erforderlich, auf die der rotierenden monoplanaren Fläche entgegengesetzte Seite der Dichtungsplatte während des Zeitabschnitts ohne Fluchten der verschiedenen Öffnungen ein höheres Maß an Belastung auszuüben als während des Zeitabschnitts mit Fluchten der verschiedenen Öffnungen. Ein solches höheres Maß an Belastung ist dann erforderlich, um sicherzustellen, daß der abdichtende Kontakt zwischen der Dichtungsplatte einerseits und der rotierenden monoplanaren Fläche andererseits zu keiner Zeit während der Relativbewegung der beiden monoplanaren Flächen verloren geht. Mit anderen Worten ausgedrückt wird bei der in der US-PS 3 582 090 beschriebenen Dichtungsanordnung durch Einhaltung eines passenden Zusammenhangs zwischen dem durch die monoplanare Auflage- und Dichtungsfläche des ersten Dichtungselements definierten Gebiet einerseits und dem von dem zweiten Dichtungselement eingeschlossenen Gebiet auf der entgegengesetzten Seite der Dichtungsplatte andererseits ein Fluiddruckausgleich für die Dichtungsplatte in der Weise erreicht, daß auf die Dichtungsplatte die Mindestkraft ausgeübt wird, die erforderlich ist, um die monoplanare Auflage- und Dichtungsfläche der Dichtungsplatte zu jeder Zeit während des Rotationszyklus der rotierenden monoplanaren Fläche in dichtender Anlage an dieser zu halten. Dabei kommt jedoch während der Zeit, in der die öffnungen in der Dichtungsplatte mit den öffnungen in der sich bewegenden monoplanaren Fläche fluchten, eine erheblich größere Kraft zur Einwirkung, um die Dichtungsplatte oder genauer ihre monoplanare Auflage- und Dichtungsfläche in Berührung mit der sich bewegenden monoplanaren Fläche zu halten, als es in diesem Zeitabschnitt zur Aufrechterhaltung einer abdichtenden Anlage erforderlich wäre. Die Folge dieser relativ großen Kraft, die während dieser Zeit die Dichtungsplatte auf die sich bewegende monoplanare Fläche zu bewegt, ist ein unerwünscht hohes Maß an erforderlicher Antriebsleistung für die Vorrichtung, zu der die sich bewegende monoplanare Fläche gehört, um diese Fläche relativ zu der in Berührung damit stehenden und stationären Dich-

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tungsplatte zu verdrehen. Außerdem vermindern sich durch die größeren Belastungskräfte und ihre Einwirkung in ungleichförmiger Weise quer über die Dichtungsplatte der Zusammenhalt und die Lebensdauer der Dichtung in starkem Maße.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsanordnung der eingangs erwähnten Art in der Weise auszubilden, daß sich eine wirtschaftlich zu fertigende und langlebige Stirnflächendichtung ergibt, die einerseits eine zuverlässige Abdichtung zwischen zwei eine Relativbewegung zueinander ausführenden ebenen Flächen gegen einen Fluidaustritt gewährleistet und andererseits den sich für diese Relativbewegung ergebenden Widerstand auf einem Minimum hält und außerdem einen angenäherten Ausgleich der im Betriebe während der Bewegung der abzudichtenden Flächen auf beiden Seiten der Dichtungsplatte und senkrecht dazu auftretenden Druckkräfte ermöglicht.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der die Inseln überlagernde Teil der Auflage- und Dichtfläche an wenigstens einer Stelle über wenigstens einer der Inseln hinterdreht ist.

Die Erfindung führt zu einer Stirndichtungsstruktur zum Abdichten rund um intermittierend in Verbindung miteinander kommende Öffnungen, die durch zwei parallele ebene Flächen hindurchgehen, die infolge der Rotation der einen davon um eine senkrecht dazu verlaufende Drehachse eine Relativbewegung zueinander erfahren. Diese Dichtungsstruktur enthält zwischen den beiden Flächen eine starre Dichtungsplatte mit zueinander parallelen ebenen Oberflächen, die parallel zu den beiden Flächen verlaufen. Diese Dichtungsplatte ist so auf die eine der beiden Flächen aufgekeilt, daß sie deren Drehbewegung mitmacht, sich jedoch auf die andere der beiden Flächen zu bewegen läßt, und sie enthält wenigstens zwei durchgehende öffnungen, die mit einem Paar öffnungen fluchten, die durch die Fläche hindurchgehen, auf welche die Dichtungsplatte aufgekeilt ist, und die außerdem im Zuge der

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Rotationsbewegung der zweiten Fläche periodisch mit wenigstens zwei öffnungen zum Fluchten kommen, die durch diese zweite Fläche hindurchgehen. An der zweiten Fläche kommt ein erstes Dichtungselement mit einer ebenen Auflage- und Dichtfläche zu dichtender Anlage, das an einer der Stirnseiten der Dichtungsplatte so rund um deren Öffnungen befestigt ist, daß damit fluchtende Öffnungen im Dichtungselement selbst von dessen ebener Auflage- und Dichtfläche umgeben werden. Zwischen der Dichtungsplatte einerseits und derjenigen der monoplanaren Flächen, auf welche diese Dichtungsplatte aufgekeilt ist, andererseits ist ein zweites Dichtungselement angeordnet, das in dichtender Anlage sowohl mit der Dichtungsplatte als auch mit der diese tragenden monoplanaren Fläche steht. Die ebene Auflage- und Dichtfläche des ersten Dichtungselements ist in einer von mehreren wahlweisen Arten hinterdreht, um die sich aus dem Druck des durch die verschiedenen Öffnungen strömenden Fluids ergebende maximale Kraft, welche diese ebene Auflage- und Dichtfläche an die zweite monoplanare Fläche anzudrücken sucht, zu vermindern.

Die vorliegende Erfindung stellt eine verbesserte Stirndichtung dar, die sich zum Abdichten zwischen zwei öffnungen enthaltenden, ebenen und zueinander parallelen Flächen eignet, wenn eine davon um eine senkrecht zu beiden Flächen gerichtete Achse rotiert. Die erfindungsgemäß ausgebildete Dichtungsanordnung bietet bei ihrem Einsatz den Vorteil, daß sie eine wirksame Abdichtung gewährleistet, dabei aber der Rotation der rotierenden Fläche einen geringeren Widerstand entgegensetzt als die bisher bekannten Stirndichtungen der in den US-PSen 3 124 079 und 3 582 090 beschriebenen Art. Daher ist für die Drehbewegung des die rotierende Fläche tragenden Rotors oder sonstigen Körpers eine geringere Antriebsleistung erforderlich, und die Dichtungsanordnung selbst erfährt weniger Abrieb und Beanspruchung, so daß sie sich im Endergebnis durch eine verlängerte Lebensdauer auszeichnet. Die erfindungsgemäß ausgebildete Dichtungsanordnung ist auch insoweit verbessert, als die Größe der Stoßbelastung für die Dichtung in dem Zeitpunkt geringer ausfällt, in dem das Fluid

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durch die Öffnungen in der Dichtung hindurchgeht, nachdem es durch deren Körper zeitweilig am Durchtritt durch diese Öffnungen gehindert worden ist.

Allgemein gesprochen umfaßt eine erfindungsgemäß ausgebildete Dichtungsanordnung eine starre Dichtungsplatte mit entgegengesetzten, zueinander parallelen und monoplanaren Stirnseiten, die parallel zwischen die parallelen und monoplanaren Flächen eingefügt werden kann, zwischen denen eine Abdichtung gegen einen Fluidaustritt während ihrer Relativbewegung erreicht werden soll. Die Dichtungsplatte enthält mehrere mit Abstand voneinander und in gleichem Radialabstand von einem Zentralpunkt angeordnete, durchgehende Öffnungen, die jeweils durch dazwischen liegende Inseln der Dichtungsplatte voneinander getrennt sind.

Auf einer der monoplanaren Stirnseiten der Dichtungsplatte ist eine monoplanare Auflage- und Dichtfläche ausgebildet, die parallel zu den untereinander parallelen monoplanaren Stirnseiten der Dichtungsplatte verläuft. Diese Auflage- und Dichtfläche kann auf einem gesonderten und mit der Dichtungsplatte verbundenen Dichtungselement ausgebildet sein, sie kann aber auch einen Teil der Dichtungsplatte selbst bilden. Die Auflage- und Dichtfläche umgibt die öffnungen in der Dichtungsplatte, und sie enthält selbst Öffnungen, die mit den öffnungen in der Dichtungsplatte fluchten, und Inseln, welche die Inseln der Dichtungsplatte überlagern. In mindestens einer der Inseln der Auflage- und Dichtfläche sind eine oder mehrere Eindrehungen oder Ausnehmungen vorgesehen, die der Aufnahme und/oder dem Transport eines Fluids dienen, das darin während des Betriebes der Dichtungsanordnung Eingang findet.

Auf die der monoplanaren Auflage- und Dichtfläche entgegengesetzte monoplanare Stirnseite der Dichtungsplatte ist mindestens ein Dichtungselement aufgebracht, das sich rund um ein Gebiet auf dieser entgegengesetzten monoplanaren Stirnseite der Dichtungsplatte erstreckt und dieses Gebiet umgibt. Dieses innerhalb

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des Dichtungselements für die Zurückhaltung von Fluid eingeschlossene Gebiet steht mit der Fläche der monoplanaren Auflage- und Dichtfläche in solchem Zusammenhang, daß sich ein maximaler Ausgleich oder Gleichgewicht für die auf die Dichtungsplatte senkrecht dazu einwirkenden Fluiddruckkräfte ergibt. Jedes dieser Dichtungselemente zum Zurückhalten von Fluid erstreckt sich außerdem rund um eine der Öffnungen durch die Dichtungsplatte und umgibt diese, wobei das von dem Dichtungselement eingeschlossene Gebiet auch einen Teil einer oder mehrerer der zwischen den öffnungen in der Dichtungsplatte liegenden Inseln mit umfaßt. Die Anzahl der Öffnungen in der Dichtungsplatte ist stets eine gerade Zahl, und bei Verwendung mehrerer Dichtungseiemente zum Zurückhalten von Fluid werden diese vorzugsweise so angeordnet, daß sie jede zweite der öffnungen in der Dichtungsplatte umgeben. Für einige Anwendungsfälle kann auch jede der Öffnungen von einem der oben beschriebenen Dichtungselemente zum Zurückhalten von Fluid umgeben sein.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist auf der der monoplanaren Auflage- und Dichtfläche entgegengesetzten Stirnseite der Dichtungsplatte wenigstens ein weiteres Dichtungselement zum Zurückhalten von Fluid angeordnet, wobei jedes dieser zusätzlichen Dichtungselemente innerhalb eines der ersterwähnten Dichtungselemente angeordnet ist und von diesem umgeben wird. Jedes dieser zusätzlichen Dichtungselemente ist auf einer der Inseln der Dichtungsplatte angeordnet und umgibt ein Gebiet, das einen Teil der betreffenden Insel bildet. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht die Anzahl der in der monoplanaren Auflage- und Dichtfläche vorgesehenen Eindrehungen mindestens der Anzahl der beschriebenen zusätzlichen Dichtungselemente, und jedem dieser zusätzlichen Dichtungselemente ist damit fluchtend in der gleichen Insel der Dichtungsplatte eine solche Eindrehung in Form einer Ausnehmung zugeordnet. Dabei geht von dieser Ausnehmung ein die Dichtungsplatte von ihrer einen Stirnseite zur anderen durchquerender Kanal aus, der innerhalb jeweils eines der zusätzlichen Dichtungselemente mündet und auf

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diese Weise eine Verbindung zwischen der entsprechenden Ausnehmung in der monoplanaren Auflage- und Dichtfläche auf der einen Stirnseite der Dichtungsplatte einerseits und dem von dem entsprechenden zusätzlichen Dichtungselement umschlossenen Gebiet auf der anderen Stirnseite der Dichtungsplatte andererseits herstellt.

Die Stirnflächendichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von der in der US-PS 3 582 090 beschriebenen vor allem durch die Einbeziehung eines oder mehrerer abgesenkter Gebiete in die monoplanare Auflage- und Dichtfläche auf der einen Stirnseite der Dichtungsplatte. Diese abgesenkten Gebiete sind über den Inseln der Dichtungsplatte angeordnet und bewirken dadurch, daß sie während bestimmter kritischer Zeitabschnitte im Zuge des Betriebs der Dichtungsanordnung einem relativ hohen Fluiddruck ausgesetzt v7erden, die Entwicklung von Kräften Ober die Dichtungsplatte in einer Richtung, die dann in entgegengesetzter Richtung wirkende entgegengesetzte Kräfte noch stärker ausgleichen.

Die erfindungsgemäß ausgebildete StirnflSchendichtung eignet sich insbesondere zum Abdichten zwischen einem Paar einander entgegengesetzter, Öffnungen aufweisender, monoplanarer Flächen, von denen die eine die Mündung wenigstens eines mit einer Quelle für unter relativ hohem Druck stehendes Fluid verbundenen Kanals und die Mündung wenigstens eines weiteren, mit einer Quelle für unter relativ niedrigem Druck stehendes Fluid verbundenen Kanals enthält, während die andere dieser Flächen relativ zu der dazwischen eingefügten Dichtung rotiert, wobei die darin enthaltenen Öffnungen durch die öffnungen in der Dichtungsplatte hindurch periodisch mit den hohen bzw. niedrigen Fluiddruck führenden Öffnungen in der ersten Fläche in Verbindung kommen. Insbesondere kann diese Stirnflächendichtung mit Vorteil bei Vorrichtungen für einen Energieaustausch verwendet werden, wie sie in der US-PS 3 431 747 beschrieben sind.

Im übrigen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung im einzelnen in den Unteransprüchen gekennzeichnet .

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Für die weitere Erläuterung der Erfindung und ihrer Vorteile wird nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen; in dieser zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht auf eine gemäß der Lehre der US-PS 3 582 090 ausgebildete Dichtungsanordnung mit Darstellung der mehrere Dichtungselemente für einen Fluideinschluß tragenden Stirnseite der Dichtungsplatte,

Fig. 2 eine entsprechende Darstellung der entgegengesetzten Seite der Dichtungsplatte von Fig. 1. nach Abnahme eines der Dichtungselemente,

Fig. 3 eine Aufsicht auf die gleiche Stirnseite der Dichtungsplatte wie in Fig. 2 mit einem darauf aufgebrachten Dichtungselement mit einer monoplanaren Auflage- und Dichtfläche,

Fig. 4 einen Schnitt durch die Darstellung in Fig. 1 entlang der Schnittlinie 4-4 in Fig. 1,

Fig. 5 eine schaubildliche Darstellung des auf die monoplanare Auflage- und Dichtfläche eines gemäß der Darstellung in Fig. 3 auf die eine Stirnseite der Dichtungsplatte aufgebrachten Dichtungselementes einwirkenden Fluiddrucks,

Fig. 6 eine schaubildliche Darstellung mit Einzeichnung der während eines Betriebszustandes für eine Dichtungsanordnung gemäß der US-PS 3 582 090 mit bestimmten Drücken beaufschlagten Gebiete der Dichtung splatte,

Fig. 7 ein Schnittbild zur Veranschaulichung der Einwirkung der Fluiddrücke auf einen Abschnitt der Dichtungsplatte einer gemäß der US-PS 3 582 090 ausgebildeten Dichtungsanordnung für die Zeit des Fluchtens der öffnungen in den abzudichtenden Flächen einerseits und der öffnungen in der Dichtungsplatte andererseits,

Fig. 8 ein der Darstellung in Fig. 7 ähnliches Diagramm zur Veranschaulichung der während der Zeitabschnitte im Rotationszyklus mit Oberdeckung von öffnungen in den abzudichtenden Flächen durch Inseln zwischen den Öffnungen in der Dichtungsplatte auf einen Teil der Dichtungsplatte wirkenden Fluiddrücke,

Fig. 9 eine Aufsicht auf eine Seite einer erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtungsanordnung mit Darstellung von Form und Lage bestimmter auf eine Seite der Dichtungsplatte aufgebrachter Dichtungselemente für einen FIuideins chluß,

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Fig.10 eine der Darstellung in Fig. 3 entsprechende Aufsicht auf eine erfindungsgemäß ausgebildete Dichtungsanordnung unter Veranschaulichung einer Stirnseite der Dichtungsplatte mit einer in erfindungsgemäßer Weise an bestimmten Stellen mit Eindrehungen versehenen monoplanaren Auflage- und Dichtfläche,

Fig.11 einen Schnitt durch die Darstellung in Fig. 10 entlang der Schnittlinie 11-11 in Fig. 10,

Fig.HA ein Diagramm zur Veranschaulichung der Einwirkung der Fluiddrücke auf einen Teil der Dichtungsanordnung von Fig. 9 und 10 während der Zeitabschnitte des Rotationszyklus mit Fluchten der öffnungen in den abzudichtenden Flächen einerseits und der öffnungen in der Dichtungsplatte andererseits,

Fig. HB ein bestimmte Gebiete auf der Dichtungsplatte einer Dichtungsanordnung gemäß Fig. HA wiedergebendes Diagramm zur Veranschaulichung der während des Vorbeigangs der Inseln der Dichtungsplatte an den Öffnungen in den abzudichtenden Flächen auftretenden Fluiddrücke,

Fig. 12 eine Aufsicht auf die auch in Fig. 10 dargestellte Stirnseite der Dichtungsplatte für eine andere Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 13 eine Aufsicht auf eine Seite der Dichtungsplatte für wieder eine andere Ausführungsform der Erfindung mit Darstellung von Ausbildung und Lage bestimmter Eindrehungen in einer auf dieser Seite der Dichtungsplatte ausgebildeten monoplanaren Auflage- und Dichtfläche,

Fig. 14 eine Aufsicht auf eine Seite der Dichtungsplatte für noch eine andere Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 15 eine Aufsicht auf die Dichtungsplatte einer Dichtungsanordnung gemäß wiederum einer weiteren Ausführungsform der Erfindung unter Darstellung einer anderen Art von in einer auf der dargestellten Stirnseite der Dichtungsplatte ausgebildeten monoplanaren Auflage- und Dichtfläche ausgebildeten Eindrehungen,

Fig. 16 eine Aufsicht auf eine Dichtungsplatte für nochmals eine weitere Ausführungsform der Erfindung unter Darstellung einer wiederum anderen Ausbildung von Eindrehungen in einer monoplanaren Auflage- und Dichtfläche der dargestellten Dichtungsplatte,

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Fig. 17 einen zentralen Lengsschnitt durch eine mit erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtungsanordnungen ausgerüstete Vorrichtung zum Energieaustausch entlang der Drehachse für deren Rotor und

Fig. 18 einen Schnitt durch die Darstellung von Fig. 17 entlang der Schnittlinie 18-18 in Fig. 17.

Da die vorliegende Erfindung eine Verbesserung der in der US-PS 3 58 2 090 dargestellten und beschriebenen Art von Dichtungsanordnungen darstellt und die erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtung sanordnungen außerdem teilweise auf dem Grundprinzip aufbauen, auf dem sich die diesen bekannten Dichtungsanordnungen eigenen Vorteile ergeben, erscheint es angezeigt und für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nützlich, im folgenden zunächst kurz auf dieses Grundprinzip der Dichtungsanordnung gemäß der US-PS 3 58 2 090 einzugehen. Für diese Darstellung des Grundprinzips sowohl der Dichtungsanordnungen nach der US-PS 3 582 090 als auch der erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtungsanordnungen sind in Fig. 1 bis 8 einige Darstellungen aus der Zeichnung der US-PS 3 582 090 übernommen, anhand deren der Aufbau der bekannten Dichtungsanordnungen im einzelnen erläutert werden soll. Im übrigen wird hinsichtlich der Zusammenhänge zwischen den Dichtungsanordnungen gemäß der US-PS 3 582 einerseits und der erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtungsanordnungen andererseits sowie für eine noch ausführlichere Erläuterung des in beiden Fällen zugrundeliegenden Prinzips auf die Darstellungen in der Zeichnung und der Beschreibung der US-PS 3 582 090 an dieser Stelle ausdrücklich Bezug genommen.

Die im folgenden kurz erläuterten und in der US-PS 3 58 2 im einzelnen beschriebenen Dichtungsanordnungen enthalten eine scheibenförmig ausgebildete Dichtungsplatte 10, die zwei einander entgegengesetzte, jeweils im wesentlichen monoplanare Stirnseiten 12 und 14 aufweist, die parallel zueinander verlaufen und auf entgegengesetzten Seiten der Dichtungsplatte 10 liegen, wie dies in Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Die Dichtungsplatte kann aus Stahl oder sonst einem starren Material hergestellt

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werden, und sie besitzt in einer Ausführungsform eine durchgehende zentrale Öffnung 15, in der eine Welle, eine Achse oder ein ähnliches Bauteil Aufnahme finden kann, wie es bei bestimmten Anwendungsfällen für diese Dichtungsanordnungen vorgesehen ist. Im allgemeinen wird die Dichtungsanordnung selbst bei Anwendungsfällen dieser Art zwischen zwei einander gegenüberstehenden, jeweils im wesentlichen monoplanaren und zueinander parallelen Flächen angeordnet, von denen jede durchgehende Öffnungen enthält, die über nachstehend noch im einzelnen beschriebene öffnungen oder Durchlässe in der Dichtungsplatte 10 periodisch miteinander in Verbindung treten können. Weiter ist bei dieser Art von Anwendung für die Dichtungsanordnungen vorgesehen, daß die eine der beiden monoplanaren Flächen, an denen die Dichtungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zu dichtender Anlage kommt, relativ zu der anderen dieser monoplanaren Flächen eine Rotationsbewegung um eine zentrale Achse ausführt, die senkrecht zu den monoplanaren Flächen durch den Mittelpunkt der zentralen öffnung 15 in der Dichtungsplatte 10 hindurchgeht. Zur Erleichterung dieser Rotationsbewegung kann die oben erwähnte Achse oder Welle an einem der beiden die beiden monoplanaren Flächen tragenden Körper vorgesehen sein, und diese Achse oder Welle geht dann durch die zentrale öffnung 15 in der Dichtungsplatte 10 hindurch, so daß die Dichtungsanordnung selbst die Rotationsbewegung der einen der beiden monoplanaren Flächen mitmachen kann, wobei die Dichtungsplatte 10 auf die eine dieser beiden relativ zueinander in Rotationsbewegung befindlichen monoplanaren Flächen aufgekeilt ist, während, sie an der anderen dieser Flächen zu dichtender Anlage kommt. Zur Sicherung der Lage der Dichtungsanordnung auf der Welle oder Achse und zur Gewinnung einer Abdichtung gegen einen Fluidaustritt an der Dichtungsanordnung vorbei entlang der Welle oder Achse ist bei einer Ausführungsform der Erfindung auf der einen Stirnseite IH der Dichtungsplatte 10 rund um deren zentrale öffnung 15 ein Ringbund 16 vorgesehen, und auf der entgegengesetzten Stirnseite 12 der Dichtungsplatte 10 ist in einer geeigneten Nut rund um die zentrale öffnung 15 ein kreisförmiger 0-Ring 18 angeordnet, wie dies in Fig. 1 bzw. 2 der Zeichnung veranschaulicht ist.

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Die Dichtungsplatte 10 enthält weiter eine Anzahl von Öffnungen oder Durchlässen, die in gleichem radialem Abstand von der zentralen Öffnung 15 durch die Dichtungsplatte 10 hindurchgehen. Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind an solchen durchgehenden öffnungen in der Dichtungsplatte 10 zwei bananenförmig oder nierenförmig ausgebildete Öffnungen vorgesehen, von denen aus weiter unten noch im einzelnen erläuterten Gründen im folgenden die eine als Hochdrucköffnung 20 und die andere als Niederdrucköffnung 22 bezeichnet werden soll. Wie die Darstellungen in Fig. 1 und 2 zeigen, erstrecken sich die Hochdrucköffnung 20 und die Niederdrucköffnung 22 jeweils um etwas weniger als die Hälfte des Weges rund um die Dichtungsplatte 10, und jede der Öffnungen 20 und 22 liegt auf einem imaginären Kreisbogen, der konzentrisch zur zentralen Öffnung 15 in der Dichtungspiatte verläuft. Dabei sind die öffnungen 20 und 22 jeweils durch Inseln 2¹+ und 26 in der Dichtungsplatte 10 voneinander getrennt.

Beim praktischen Einsatz von Dichtungsanordnungen der oben beschriebenen Art werden diese so zwischen die beiden gegeneinander abzudichtenden monoplanaren Flächen eingefügt, daß die entgegengesetzten Stirnseiten 12 und 14 der Dichtungsplatte 10 parallel zu diesen monoplanaren Flächen verlaufen. Jede dieser monoplanaren Flächen enthält eine Mehrzahl von Bohrungen oder öffnungen, die an der Dichtungsanordnung münden. Die Dichtungsanordnung selbst ist als Ganzes auf die eine der beiden monoplanaren Flächen aufgekeilt oder in sonstiger Weise so darauf befestigt, daß sie sich relativ dazu nicht um die senkrecht dazu verlaufende und durch die Mitte der zentralen Öffnung 15 hindurchgehende Drehachse verdrehen läßt. Die andere der beiden monoplanaren Flächen besitzt Rotationsfreiheit um diese Achse gegenüber der Dichtungsanordnung und der monoplanaren Fläche, auf welche diese Dichtungsanordnung aufgekeilt ist.

Bei einem bevorzugten Anwendungsfall für die erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtungsanordnungen ist eine der öffnungen oder Bohrungen in der monoplanaren Fläche, auf welche die Dichtungs-

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anordnung aufgekeilt ist, mit einer Quelle für unter hohem Druck stehendes Fluid verbunden, und diese Öffnung oder Bohrung in der monoplanaren Fläche fluchtet ständig mit der Hochdrucköffnung 20 in der Dichtungsplatte 10. Eine andere der Bohrungen in der monoplanaren Fläche, auf welche die Dichtungsanordnung aufgekeilt ist, steht mit einer Quelle für ein unter einem - im Vergleich zu dem hohen Druck des der Hochdrucköffnung 20 zugeführten Fluids - relativ niedrigen Druck stehendes Fluid in Verbindung, und diese Niederdruckbohrung fluchtet mit der Niederdrucköffnung 22 in der Dichtungsplatte 10. Die öffnungen oder Bohrungen in der sich relativ zur Dichtungsanordnung bewegenden und dichtend daran anliegenden monoplanaren Fläche sind in einem solchen radialen Abstand von der Drehachse für diese monoplanare Fläche angeordnet, daß diese Bohrungen während der Bewegung der sich bewegenden monoplanaren Fläche die Kreisbahn durchlaufen, auf der auch die Hochdrucköffnung 20 und die Niederdrucköffnung 22 der Dichtungsplatte 10 angeordnet sind, so daß diese Bohrungen in der sich bewegenden monoplanaren Fläche intermittierend und alternierend mit der Hochdrucköffnung 20 und der Niederdrucköffnung 22 in der Dichtungsplatte 10 in Verbindung kommen. Während des Betriebes eines derartigen Systems mit erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtungsanordnungen kommt es daher zu einer intermittierenden Verbindung zwischen öffnungen oder Bohrungen in den beiden monoplanaren Flächen, zwischen denen die Dichtungsanordnung eingefügt ist, über die Hochdrucköffnung 20 und die Niederdrucköffnung 22 in der Dichtungsplatte 10, so daß die Bohrungen in der rotierenden monoplanaren Fläche alternierend aus den beiden öffnungen 20 und 22 mit unter relativ hohem Druck und mit unter relativ niedrigem Druck stehendem Fluid gespeist werden. Weiter ist ersichtlich, daß es während der Rotationsbewegung der sich bewegenden monoplanaren Fläche relativ zur Dichtungsanordnung für jeden Rotationszyklus Zeitabschnitte gibt, in denen die Bohrungen in der sich bewegenden monoplanaren Fläche teilweise oder gänzlich abgedeckt sind, indem sie den Inseln 24 bzw. 2 6 in der Dichtungsplatte 10 gegenüberstehen, was mit einem Fluchten und Ausrichten auf die Öffnungen 20 oder 22 kontrastiert.

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Hinsichtlich einer mehr ins einzelne gehenden Erläuterung einer spezifischen Anwendung für die erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtungsanordnungen, die sich beispielsweise mit Vorteil in Vorrichtungen für einen Energieaustausch einsetzen lassen, die einen die oben erwähnte bewegliche monoplanare Fläche aufweisenden Rotor und eine die andere der beiden monoplanaren Flächen aufweisende stationäre Struktur enthalten, auf welche die Dichtungsanordnung aufgekeilt ist, wird wiederum auf die US-PS 3 58 2 090 Bezug genommen, die eine solche Vorrichtung für einen Energieaustausch mit Dichtungsanordnungen der oben generell diskutierten Art beschreibt und den Zusammenhang zwischen den Bohrungen oder Öffnungen in den monoplanaren Flächen, zwischen welchen die Dichtungsanordnung eingefügt ist, einerseits und den Öffnungen oder Durchlässen, nämlich der Hochdrucköffnung 20 und der Niederdrucköffnung 22, der Dichtungsanordnung selbst andererseits veranschaulicht. Hinsichtlich der relativen Lage der Dichtungsanordnungen in einer derartigen Vorrichtung für einen Energieaustausch entspricht die erfindungsgemäß ausgebildete Dichtungsanordnung im wesentlichen den in der US-PS 3 58 2 090 beschriebenen Verhältnissen, und auch die Funktionsweise bei der Übertragung von unter hohem Druck und unter niedrigem Druck stehendem Fluid zwischen den beiden monoplanaren Flächen ist bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtungsanordnung etwa die gleiche, wie sie in der US-PS 3 582 090 beschrieben ist.

Die Dichtungsplatte 10 der vorstehend ganz allgemein diskutierten Dichtungsanordnungen kann auf ihrer einen Stirnseite 14 mit einem ersten Dichtungselement 30 versehen sein, das die Form einer flachen Scheibe aus einem Material aufweist, das vorzugsweise einen relativ niedrigen Reibungskoeffizienten und eine gute mechanische Festigkeit und insbesondere eine hohe Scherfestigkeit besitzt. Dieses erste Dichtungselement 30 ist so gestaltet, daß es eine erhabene monoplanare Auflage- und Dichtfläche 32 aufweist, die sich rund um die Hochdrucköffnung 20 und die Niederdrucköffnung 22 erstreckt und diese umgibt. Diese Auflage- und Dichtfläche 3 2 verläuft in etwa parallel zu den

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entgegengesetzten Stirnseiten 12 und IU der Dichtungsplatte 10 und damit auch parallel zu den beiden monoplanaren Flächen, zwischen denen die Dichtungsanordnung bei ihrem Einsatz eingefügt ist. In Alternativausführung kann das erste Dichtungselement auch fehlen, und die Auflage- und Dichtfläche 32 wird dann einfach auf der einen Stirnseite 14 der Dichtungsplatte 10 selbst als integraler Bestandteil davon ausgebildet. Dies stellt eine besonders vorteilhafte Konstruktion bei Dichtungsplatten 10 dar, die aus Wolframkarbid bestehen, und ein derartiges Material und eine derartige Bauweise bilden eine der vorteilhaftesten Ausführungsformen für die Erfindung. Bei Vorhandensein des ersten Dichtungselementes 30 ist dieses in der in Fig. 3 und 4 dargestellten Weise auf der Stirnseite 14 der Dichtungsplatte 10 angeordnet und in geeigneter Weise damit verbunden.

Wie die Darstellung in Fig. 4 zeigt, wird das erste Dichtungselement 30 auf der Dichtungsplatte 10 außerdem mit Hilfe eines Ringbundes 34 festgehalten, der sich entlang des Außenrandes rund um die Dichtungsplatte 10 erstreckt,und als weitere Halteelemente dienen ein Ringbund 36, der sich rund um den Umfang der Niederdrucköffnung 22 in der Dichtungsplatte 10 nach aufwärts erstreckt, sowie der Ringbund 16 rund um die zentrale öffnung 15 in der Dichtungsplatte 10. Außerdem läßt die Darstellung in Fig. 4 erkennen, daß das erste Dichtungselement 30 von der erhabenen Auflage- und Dichtfläche 32 radial nach außen bzw. nach innen gerichtete Umfangsflansche aufweist, die nach außen zeigende Stirnflächen bzw. 39 besitzen. Dabei liegt die Stirnfläche 38 von der monoplanaren Auflage- und Dichtfläche 32 aus gesehen radial außen, während die Stirnfläche 39 in bezug auf die Auflage- und Dichtfläche 32 radial innen liegt, wie dies auch Fig. 3 erkennen läßt. Die Größe der Auflage- und Dichtfläche 32 stellt wie für Dichtung sanordnungen der oben erwähnten Bauart ganz allgemein auch für Dichtungsanordnungen gemäß der Erfindung einen wichtigen Aspekt dar, und ihre Bedeutung wird nachfolgend noch näher erläutert.

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Auf der der das erste Dichtungselement 30 tragenden Stirnseite 14 der Dichtungsplatte 10 gegenüberliegenden Stirnseite 12 der Dichtungsplatte 10 sind auf dieser mehrere weitere Dichtungselemente befestigt. So ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispxel rund um die Hochdrucköffnung 20 in der Dichtungsplatte 10 ein zweites Dichtungselement HO angeordnet, das als die Hochdrucköffnung 20 völlig in seinem Innern einschließender 0-Ring ausgebildet ist. Dieses zweite Dichtungselement 40, das auf der Stirnseite 12 der Dichtungsplatte 10 in einer passend geformten Wut sitzt, umgibt außerdem Gebiete 42 und 44 an den entgegengesetzten Enden der Hochdrucköffnung 20, wobei diese Gebiete 42 und 44 einen Teilbereich der Inseln 24 und 2 6 zwischen der Hochdrucköffnung 20 und der Niederdrucköffnung 22 in der Dichtungsplatte 10 bilden. Weiter ist auf der Stirnseite 12 der Dichtungsplatte 10 wiederum in einer passenden ringförmigen Nut als ein weiteres Dichtungselement ein kreisförmiger 0-Ring 46 angeordnet, der relativ nahe am Außenumfang der Dichtungsplatte 10 liegt. Alle diese verschiedenen, als 0-Ringe ausgebildeten Dichtungselemente 18, 40 und 46 bestehen aus einem geeigneten elastomeren Material und wirken in unten noch im einzelnen erläuterter Weise als Fluid zurückhaltende Dichtungen. Hingewiesen sei noch darauf, daß bei manchen Anwendungsfällen, insbesondere dann, wenn der Druck des der Nxederdrucköffnung 22 zugeführten Fluids nicht wesentlich geringer ist als der Druck des der Hochdrucköffnung 20 zugeführten Fluids, es von Vorteil sein kann, rund um die Nxederdrucköffnung 22 eine zweite O-Ringdichtung anzuordnen, die in ihrer Form der Form des zweiten Dichtungselements 40 entspricht, wobei in diesem Falle auf die weiteren Dichtungselemente in Form der 0-Ringe 18 und 46 verzichtet werden kann.

Die bisher beschriebene Dichtungsanordnung, wie sie in Fig. bis 4 veranschaulicht ist, entspricht in ihrem Aufbau den in der US-PS 3 582 090 veranschaulichten und beschriebenen Dichtungsanordnungen. Wie dort weiter ausgeführt ist, wirken während bestimmter Zeitabschnitte innerhalb des Betriebsablaufs der Vorrichtung, in der diese Dichtungsanordnungen so zwischen zwei

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monoplanare Flächen eingefügt sind, daß darin enthaltene Öffnungen intermittierend über die Hochdrucköffnung 20 und die Niederdrucköffnung 22 in der Dichtungsplatte 10 der Dichtungsanordnungen miteinander in Verbindung kommen, bestimmte Fluiddrücke auf die Dichtungsanordnungen ein. Bei einem solchen Einsatz der Dichtungsanordnungen steht die Hochdrucköffnung 20 in der Dichtungsplatte 10 ständig mit einer Hochdruckbohrung oder Hochdrucköffnung in Verbindung, die in derjenigen monoplanaren Fläche ausgebildet ist, auf welche die jeweilige Dichtungsanordnung aufgekeilt ist. Dieses Hochdruckfluid wird über die Öffnungen in der Dichtungs-" platte 10 periodisch an eine oder mehrere Bohrungen oder Öffnungen abgegeben, die in der monoplanaren Fläche enthalten sind, die sich relativ zur Dichtungsanordnung und zu der monoplanaren Fläche bewegt, auf welche diese aufgekeilt ist. Die Befestigung der Dichtungsanordnung auf der sich nicht bewegenden monoplanaren Fläche ist dabei von solcher Art, daß die durch die 0-Ringe 18, 40 und 46 gebildeten Dichtungselemente während des Betriebes der Dichtungsanordnung an der sich nicht bewegenden monoplanaren Fläche zu dichtender Anlage kommen. Die entgegengesetzte Stirnseite der Dichtungsplatte 10 ist der sich bewegenden monoplanaren Fläche zugewandt und verläuft parallel dazu, wobei die monoplanare Auflage- und Dichtfläche 32 des ersten Dichtungselements 30 - bzw. der Dichtungsplatte 10 selbst - an der sich bewegenden monoplanaren Fläche dichtend anliegt.

Aus dieser Beschreibung der Beziehungen zwischen der Dichtungsanordnung selbst einerseits und den beiden monoplanaren Flächen, zwischen denen diese Dichtungsanordnung für eine Abdichtung sorgen soll, andererseits wird verständlich, daß als eine Folge der Änderung in den Flächen, auf die während unterschiedlicher Zeitabschnitte innerhalb jedes Rotationszyklus der rotierenden monoplanaren Fläche Fluiddrücke zur Einwirkung kommen, während dieser verschiedenen Zeitabschnitte innerhalb jedes Rotationszyklus für die rotierende monoplanare Fläche zwei verschiedene Belastungszustände für die Dichtungsanordnung auftreten. In dem einen dieser Belastungszustände sind die Bohrungen

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und Durchlässe in der rotierenden monoplanaren Fläche auf die Hochdrucköffnung 20 bzw. die Niederdrucköffnung 2 2 in der Dichtungsplatte 10 ausgerichtet und stehen damit in Verbindung', wenn· jedoch die rotierende monoplanare Fläche ihre Rotationsbewegung fortsetzt, bewegen sich die darin enthaltenen Bohrungen oder Öffnungen bis über die Inseln 24 und 26 in der Dichtung;splatte 10 und werden schließlich durch die entsprechenden Inselabschnitte innerhalb des ersten Dichtungselementes 30 vollkommen blockiert.

Es sei nun angenommen, daß das unter hohem Druck stehende Fluid, das in der und durch die Hochdrucköffnung 20 in der Dichtungsplatte 10 zur Einwirkung kommt, einen Druck P^ ausübt. Wird dann weiter angenommen, daß das der Niederdrucköffnung 2 2 zügeführte und von dieser abgegebene Fluid unter einem relativ niedrigen Druck P^ steht, so lassen sich die auf bestimmte Gebiete der Dichtungsanordnung zur Einwirkung kommenaen Fluiddrücke in der in Fig. 5 bis 8 veranschaulichten Weise darstellen. Für eine ins einzelne gehende Diskussion dieser Fluiddrücke, der Gebiete, auf die sie zur Einwirkung kommen, und der Kräfte, die sich daraus für die entgegengesetzten Seiten der Dichtungsanordnung ergeben, kann wiederum auf die US-PS 3 582 090 Bezug genommen werden. Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung soll jedoch im folgenden eine kurze und generelle Beschreibung der Art der Einwirkung dieser Fluiddrücke und der Gebiete gegeben werden, auf die diese Fluiddrücke bei einer Dichtungsanordnung der in Fig. 1 bis 4 dargestellten Art zur Einwirkung kommen, da der grundsätzliche Aufbau dieser Dichtungsanordnung auch in der vorliegenden Erfindung verwendet wird und die darauf zur Einwirkung kommenden Fluiddrücke ganz allgemein auch bei den erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtungsanordnungen auftreten.

In Fig. 5 sind dazu zunächst die Linien konstanten Druckes, also die Isobaren, schematisch dargestellt, die für die monoplanare Auflage- und Dichtfläche 32 des ersten Dichtungselements .30 wirksam werden. Wie die Darstellung in Fig. 5 zeigt, wirkt der Druck P₁ entlang einer Isobare, welche die Hochdrucköffnung

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mit geringem Abstand umgibt, während der Druck P^ entlang einer Isobare zur Einwirkung kommt, die außerhalb der Isobare für den Druck P. liegt und die Niederdrucköffnung 22 mit engem Abstand umgibt. Am äußeren Umfangsrand der monoplanaren Auflage- und Dichtfläche 32 herrscht mit einem Druck P₂ atmosphärischer oder Umgebungsdruck wie im Außenraum rund um die Dichtungsanordnung, und dieser Druck P₂ wird in Fig. 5 durch eine entsprechend bezeichnete Isobare veranschaulicht, die kreisförmig rund um die Auflage- und Dichtfläche 32 verläuft. Die in Fig. 5 eingezeichneten Isobaren sind Linien gleichen Druckes, die den auf die monoplanare Auflage- und Dichtfläche 32 zur Einwirkung kommenden Drucken in den Zeitabschnitten entsprechen, in denen die Bohrungen oder Öffnungen in der sich bewegenden monoplanaren Fläche, an der die dargestellte Dichtungsanordnung anliegt, mit der Hochdrucköffnung 20 bzw. der Niederdrucköffnung 2 2 fluchten und aus diesen Öffnungen mit unter hohem Druck stehendem bzw. unter niedrigem Druck stehendem Fluid gespeist werden. Die Darstellung in Fig. 5 und insbesondere die Lage der verschiedenen Isobaren in bezug auf die Auflage- und Dichtfläche 32 lassen erkennen, daß auf dieser ein von der Hochdrucköffnung 20 nach außen hin abnehmender Druckgradient wirksam wird. Dieser Druckgradient ist schematisch auch in Fig. 7 veranschaulicht.

Zu dieser Zeit kommt das an der Hochdrucköffnung 20 vorhandene Fluid von hohem Druck mit dem vollen Wert seines Druckes P^ innerhalb des als bananenförmiger O-Ring ausgebildeten zweiten Dichtungselements ^O zur Auswirkung, und auf die Gebiete U 2 und M-4 auf der dem ersten Dichtungselement 30 entgegengesetzten Stirnseite 12 der Dichtungsplatte 10 wird der volle Druck P., ausgeübt. Außerhalb des zweiten Dichtungselements UO wird für das zwischen den 0-Ringen 18 und 46 eingeschlossene Gebiet dieser Stirnseite 12 das unter dem niedrigen Druck P₃ stehende Fluid wirksam.

In der US-PS 3 5 82 090 ist nun weiter gezeigt, daß bei Bezeichnung der Fläche des die Hochdrucköffnung 20 umgebenden und

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zwischen den den Drücken P₁ und P₃ entsprechender. Isobaren liegenden Gebietes mit A₁, der Fläche des zwischen den den Drücken P₃ und P^ liegenden Gebietes mit A₂, der Fläche des innerhalb des zweiten Dichtungselements 40 liegenden Gebiets abzüglich der Fläche der Hochdrucköffnung 20 selbst mit A₃ und schließlich der Fläche des außerhalb des zweiten Dichtungselements 40 und zwischen den O-Ringen 18 und 46 liegenden Gebiets mit A₄ die auf die monoplanare Auflage- und Dichtfläche 32 und damit auf die das erste Dichtungselement 30 tragende Stirnseite 14 der Dichtungsplatte 10 einwirkende Gesamtkraft F. sich ausdrücken läßt durch:

(1)

Die als Folge der darauf ausgeübten Fluiddrücke auf die entgegengesetzte Stirnseite 12 der Dichtungsplatte 10 zur Einwirkung kommende Gesamtkraft F- berechnet sich zu:

F_T = P₁A₃ + P₃A₄ (2)

Weiter ist in der US-PS 3 582 090 ausgeführt, daß zur Aufrechter haltung der dichtenden Anlage zwischen der monoplanaren Auflage- und Dichtfläche 32 einerseits und der rotierenden monoplanaren Fläche andererseits gefordert werden muß, daß die auf die Stirnseite 12 der Dichtungsplatte einwirkende und diese in Richtung auf die rotierende monoplanare Fläche drückende Kraft größer sein muß als die auf die andere Stirnseite 14 der Dichtungsplatte 10 einwirkende Kraft, die diese von der rotierenden monoplanaren Fläche wegzubewegen sucht. Mit anderen Worten ausgedrückt muß also die Gesamtkraft F„ größer sein als die Gesamtkraft F. . Andererseits ist es jedoch zur Verminderung der für die Aufrechterhaltung der Rotationsbewegung der rotierenden monoplanaren Fläche in bezug auf die Dichtungsanordnung erforderlichen Antriebsleistung wünschenswert, daß die auf die Dichtungsplatte 10 einwirkende und sie in dichtender Anlage an der sich bewegenden monoplanaren Fläche haltende Nettokraft auf einem Minimum, also auf einem möglichst kleinen Wert gehalten wird.

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Wie oben bereits ausgeführt, gibt es nun beim Betriebe von Dichtungsanordnungen der diskutierten Allgemeinbauart einen anderen Belastungszustand in der Zeit, wenn die Bohrungen oder öffnungen in der rotierenden monoplanaren Fläche ihre mit der Hochdrucköffnung 20 bzw. der Niederdrucköffnung 22 in der Dichtungsplatte 10 fluchtende Lage verlassen und stattdessen den Inseln 24 und 2 6 der Dichtungsplatte 10 gegenübertreten. Zu dieser Zeit wirkt, wie in der US-PS 3 582 090 im einzelnen dargelegt ist, Fluid mit dem hohen Druck P₁ auf eine Fläche A₅ der Insel 24 der Dichtungsplatte 10 (vgl. Fig. 6), wenn eine der Bohrungen oder öffnungen in der sich bewegenden monoplanaren Fläche bei ihrer Bewegung von der Hochdrucköffnung 20 zur Niederdrucköffnung 2 2 in der Dichtungsplatte 10 über diese Insel 24 hinweggeht. Ebenfalls zu dieser Zeit kommt Fluid mit dem niedrigen Druck P. auf eine Fläche Ag zur Einwirkung, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, wenn eine der öffnungen oder Bohrungen in der sich bewegenden monoplanaren Fläche auf dem Wege von der Niederdrucköffnung 22 zur Hochdrucköffnung 20 in der Dichtungsplatte 10 über deren Insel 26 hinweggeht. Diese Flächen Ar und A_R verschieben sich über die auf dem ersten Dichtungselement 30 ausgebildete Auflage- und Dichtfläche 32, und die sich als Folge der auf die Flächen A₅ bzw. Ag einwirkenden Drücke P₁ bzw. P₃ ergebenden Kräfte sind Kräfte, die senkrecht auf die Stirnseite 14 der Dichtungsplatte 10 einwirken und diese von der an das erste Dichtungselement 30 anstoßenden rotierenden monoplanaren Fläche wegzudrücken suchen. Während dieser Zeit eines Fluchtens der Bohrungen oder öffnungen der sich bewegenden monoplanaren Fläche mit den Inseln 24 und 26 der Dichtungsplatte 10 behält die auf die entgegengesetzte Stirnseite 12 der Dichtungsplatte 10 einwirkende Gesamtkraft Fm ihren durch die oben angegebene Beziehung (2) gegebenen Wert, da auch weiterhin Fluid mit dem hohen Druck P> auf die Fläche A₃ innerhalb des zweiten Dichtungselements 40 und Fluid mit dem niedrigen Druck P₃ auf die Fläche A₁^ außerhalb des zweiten Dichtungselements 40 auf die Dichtungsplatte 10 einwirkt. Wie in der US-PS 3 582 weiter hergeleitet ist, ergibt sich die auf die das erste Dichtungselement 30 tragende Stirnseite 14 der Dichtungsplatte 10

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einwirkende Gesamtkraft F^ zu dieser Zeit zu:

(^Al-V^Ao)

^Ft = ^P1^A5 ^{+ P}3^A6 ⁺ -V¹ (^Al-V^Aoj ⁺K—r-J^A2 ⁽³⁾

während sich die senkrecht zur Dichtungsplatte 10 auf deren Stirnseite 12 einwirkende Gesamtkraft F_T auch während dieser Zeit wie im Falle des ersten Belastungszustandes berechnet zu:

F—ΡΔ+ΡΔ ( 0 }

χ Xo ο "+

Ein Vergleich der sich aus den Beziehungen (1) einerseits und (3) andererseits für die Gesamtkraft F ergebenden Werte zeigt nun, daß die auf die Stirnseite 14 der Dichtungsplatte 10 einwirkende Gesamtkraft F in der Zeit, in der die Öffnungen oder Bohrungen in der sich bewegenden monoplanaren Fläche auf die Inseln 24 und 2 6 der Dichtungsplatte 10 ausgerichtet sind, größer ist als die Gesamtkraft F , die auf diese gleiche Stirnseite 14 der Dichtungsplatte 10 während des anderen Zeitabschnitts zur Einwirkung kommt, in dem die Bohrungen oder Öffnungen in der sich bewegenden monoplanaren Fläche mit der Hochdrucköffnung 20 bzw. der Niederdruckoffnung 2 2 in der Dichtungsplatte 10 fluchten. Daraus folgt, daß es erforderlich ist, während des erstgenannten Zeitabschnitts der auf die Stirnseite 14 der Dichtungsplatte 10 einwirkenden Gesamtkraft F mit einer auf die andere Stirnseite 12 der Dichtungsplatte 10 einwirkenden Gesamtkraft F_T entgegenzuwirken, um eine dichtende Anlage zwischen der Auflage- und Dichtfläche 32 einerseits und der sich bewegenden monoplanaren Fläche andererseits aufrechtzuerhalten, die größer ist als die Gesamtkraft F_T, die für den gleichen Zweck auf die Stirnseite 12 der Dichtungsplatte 10 in der Zeit ausgeübt werden muß, in der die Bohrungen oder Öffnungen in der sich bewegenden monoplanaren Fläche der Hochdrucköffnung 20 und der Niederdrucköffnung 22 in der Dichtungsplatte 10 gegenüberstehen.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß es zum ersten er-

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forderlich ist, daß zu jeder Zeit auf die Dichtungsplatte 10 eine in Richtung auf die daran angrenzende, sich bewegende monoplanare Fläche gerichtete Kraft ausgeübt wird, um eine abdichtende Berührung zwischen der Auflage- und Dichtfläche 32 einerseits und der sich bewegenden monoplanaren Fläche andererseits aufrechtzuerhalten und damit einen Austritt von Fluid zwischen der Dichtungsanordnung einerseits und der sich bewegenden monoplanaren Fläche andererseits zu verhindern. Die zweite, jedoch ebenso wichtige Überlegung besteht nun darin, diese für die Aufrechterhaltung der Abdichtungsfunktion erforderliche Nettokraft so klein wie möglich zu halten, damit der auf die sich bewegende oder rotierende monoplanare Fläche ausgeübte Zug nicht zu groß wird und dementsprechend die für die Drehung des Rotors oder sonstigen Körpers mit dieser monoplanaren Fläche erforderliche Antriebsleistung klein gehalten werden kann. Die Bedeutung gerade dieser letzten Überlegung für Geräte wie Vorrichtungen mit Energieaustausch für die Erzeugung von Frischwasser aus Salzwasser ist in der einschlägigen Technik wohlbekannt. Ebenfalls sehr wichtig ist aber auch die Erzielung eines möglichst weitgehenden Gleichgewichts für die punktweise Belastung der Dichtungsanordnung rund um ihren Umfang während der verschiedenen Zeitabschnitte im Betriebsablauf, um eine Verzerrung oder Verbiegung der Dichtungsanordnung möglichst zu verhindern. Dieser Gesichtspunkt soll im folgenden noch näher ausgeführt werden.

Wie die vorstehend angegebenen Beziehungen zeigen, ist die Zeit während der Rotation der sich bewegenden monoplanaren Fläche, in der generell die größte Kraft mit einer Tendenz zur öffnung der Abdichtung und zur Bewegung der Auflage- und Dichtfläche 32 von der sich bewegenden monoplanaren Fläche weg auf die Dichtungsplatte 10 ausgeübt wird, die Zeit, in der die Bohrungen oder öffnungen in der sich bewegenden monoplanaren Fläche den Inseln und 26 gegenüberstehen, also keine Verbindung mit der Hochdrucköffnung 20 bzw. der Niederdrucköffnung 22 haben. Bei dieser Sachlage muß also während dieser Zeit die größte Gegenkraft auf die

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Dichtungsplatte 10 in entgegengesetzter Richtung, also auf ihre Stirnseite 12 ausgeübt werden. In mathematischer Beschreibung dieses Sachverhalts muß die auf die Stirnseite 12 einwirkende Gesamtkraft F_T größer sein als die auf die Stirnseite 14 einwirkende Gesamtkraft F., und zur Verminderung der für den Antrieb des Rotors oder sonstigen Bauteils mit der sich bewegenden monoplanaren Fläche zu deren Rotationsbewegung erforderlichen Leistung ist es erforderlich, daß die erstgenannte Gesamtkraft F„, nur infinitesimal größer ist als die letztgenannte Gesamtkraft F^. Da nun die Drücke P. und Pg für den Betrieb einer bestimmten Vorrichtung im wesentlichen konstante Größen sind, folgt aus den vorstehenden Erläuterungen, daß die oben erwähnten Flächen der Dichtungsanordnung, auf die während des Betriebes der Dichtungsplatte 10 zwischen den beiden sich relativ zueinander bewegenden parallelen Flächen mit ihren öffnungen die Fluiddrücke zur Einwirkung kommen, für den Betriebszustand bemessen werden müssen, in dem die öffnungen oder Bohrungen in der sich bewegenden monoplanaren Fläche periodisch über die Inseln 2 4 und 26 der Dichtungsplatte 10 hinweggehen.

Um nun die erforderliche kleine Nettokraft F für eine Bewegung der Dichtungsplatte 10 in Richtung auf die sich bewegende monoplanare Fläche zu dieser Zeit zu erhalten, ist es erforderlich, daß nachstehende Beziehung erfüllt ist:

^Fn = ^FT~^Ft ^ °
= P₁A₃ + P₃A₄ - P₁A₅ - P₃A₆- P₁-P₃IA₁-A₅-Ac)-/P₀-P₀\ A_o>0 (4)

Ist dabei der Druck P₃ im Vergleich zu dem Druck P. sehr klein, so läßt sich die Beziehung (4) vereinfachen zu:

ρ
^Fn = ^PlV^PlV 4 (^A1-V^A ₆)

Damit nun die Nettokraft F_ den geforderten infinitesimal kleinen positiven Wert erhält, ist es bei Dichtungsanordnungen der oben beschriebenen Art erforderlich, daß die Fläche A₃, also die Fläche innerhalb des zweiten Dichtungselements 40, infinitesimal größer ist als die Summe

A₅ +/ ^A1"^A5"^A6 j (5)

da der Druck P^ im Systen einen konstanten Wert besitzt.

Die vorangehende Diskussion zeigt weiter, daß die auf die Dichtungsplatte 10 im Sinne von deren dichtender Anlage an der sich bewegenden monoplanaren Fläche einwirkende Nettokraft F zwischen einem Minimalwert bei Fluchten der öffnungen oder Bohrungen in der sich bewegenden monoplanaren Fläche mit den Inseln 24 und 26 der Dichtungsplatte 10 und einem Maximalwert bei Fluchten dieser öffnungen oder Bohrungen mit der Hochdrucköffnung bzw. der Niederdrucköffnung 22 in der Dichtungsplatte 10 variiert. Für die Dichtungsplatte 10 der bisher bekannten Bauart gemäß Fig. 1 bis 3 ist weiter dargelegt, daß die Entwicklung der Nettokraft F_n an der Dichtungsplatte 10 in Richtung auf die sich bewegende monoplanare Fläche in der Zeit, in der die Bohrungen oder öffnungen der sich bewegenden monoplanaren Fläche mit der Hochdrucköffnung 20 und der Niederdrucköffnung 22 der Dichtungsplatte 10 fluchten, unerwünscht groß ist, sich jedoch wegen der Notwendigkeit, die verschiedenen Gebiete innerhalb der Auflage- und Dichtfläche 32 einerseits und innerhalb des bananenförmig gestalteten zweiten Dichtungselements 40 andererseits so festzulegen, daß sich der während der Zeit mit einem Fluchten der Bohrungen oder Inseln in der sich bewegenden monoplanaren Fläche einerseits und der Inseln 24 und 26 der Dichtungsplatte 10 andererseits erforderliche Mindestwert für die Nettokraft F_n ergibt, nicht leicht ändern läßt.

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Eine Betrachtung der Darstellung in Fig. 6 unter Berücksichtigung der vorstehenden Darlegungen zeigt weiter, daß beim Hinweggehen der Bohrungen oder öffnungen in der sich bewegenden monoplanaren Fläche über die Inseln 24 und 2 6 der Dichtungsplatte 10 auf eine Seite der Dichtungsplatte 10 eine größere Kraft (P^Ag) einwirkt als die Kraft (PoAg), die auf die andere Seite (in transversalem Sinne) der Dichtungsplatte 10 einwirkt. Dieses Ungleichgewicht der Kräfte zur Zeit des Oberstreichens der Inseln 24 und 26 läßt in der Dichtungsplatte 10 eine Tendenz zum Verwerfen oder Durchbiegen entstehen und verursacht an einer der Inseln 24 und 26 einen stärkeren Abrieb für das erste Dichtungselement 30 als an der anderen. Bei den erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtungsanordnungen wird demgegenüber in unten näher beschriebener Weise ein verbessertes Kräftegleichgewicht quer über die Dichtungsplatte erhalten, und damit ergibt sich auch eine Verminderung der Verwerfungstendenζ für die Dichtungsplatte.

Die erfindungsgemäße Ausbildung ermöglicht es, die während der Zeit eines Fluchtens der Hochdrucköffnung 20 und der Niederdrucköffnung 22 in der Dichtungsplatte 10 einerseits und der Bohrungen oder öffnungen in der sich bewegenden monoplanaren Fläche andererseits wirksame Nettokraft F in der gewünschten Weise zu vermindern und damit auch die für die Rotation des Rotors oder sonstigen Bauteils mit der sich bewegenden monoplanaren Fläche erforderliche Antriebsleistung zu verringern. Mit anderen Worten ausgedrückt beseitigt die erfindungsgemäße Ausbildung der Dichtungsanordnung den oben erwähnten unerwünschten Zustand, daß die Dichtungsplatte in der Zeit, in der die Bohrungen in der sich bewegenden monoplanaren Fläche mit den öffnungen in der Dichtungsplatte 10 fluchten, stärker als nötig belastet oder durch eine relativ zu große Nettokraft auf die am ersten Dichtungselement 30 anliegende bewegliche monoplanare Fläche zu gedrückt wird. Weiterhin wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Dichtungsanordnungen auch die zwischen den auf das erste Dichtungselement 30 oberhalb der beiden Inseln 24 und 26

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der Dichtungsplatte während der Zeit des Oberstreichens dieser Inseln 24 und 26 durch die Bohrungen oder öffnungen der sich bewegenden monoplanaren Fläche einwirkenden Kräften bestehende Differenz und damit die Neigung der Dichtungsplatte 10 zu einem Durchbiegen vermindert.

In Fig. 9 bis HB ist ein erstes Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung veranschaulicht, das eine Dichtungsplatte 50 besitzt, die auf ihrer einen monoplanaren Stirnseite 52 (vgl. Fig. 11) ein blattförmig ausgebildetes Dichtungselement 54 trägt, das eine im wesentlichen monoplanare Auflage- und Dichtfläche 5 6 der oben beschriebenen Art aufweist. Diese monoplanare Auflage- und Dichtfläche 5 6 umgibt eine kreisbogenförmig verlaufende Hochdrucköffnung 58 und eine ebenfalls kreisförmig verlaufende Niederdrucköffnung 60, die beide die Dichtungsplatte 50 von ihrer einen Stirnseite 5 2 bis zu ihrer anderen Stirnseite 69 durchqueren. Das Dichtungselement 54 wird in seiner Lage auf der Stirnseite 5 2 der Dichtungsplatte 50 zum einen durch eine Klebverbindung und zum anderen durch zwei Ringbunde 62 und 64 gehalten, von denen der Ringbund 62 rund um eine zentrale Öffnung 8jZ in der Dichtungsplatte 50 und der Ringbund 64 rund um den Außenrand der Dichtungsplatte 50 verläuft. Oberhalb einer zwischen der Hochdrucköffnung 58 und der Nxederdrucköffnung 60 liegenden Insel 54a der Dichtungsplatte 50 ist im Dichtungselement 54 eine kreisförmige Ausnehmung 66 ausgebildet, die im Querschnitt eine Fläche A₇ besitzt. Diese Ausnehmung 66 weist eine solche Lage im Dichtungselement 54 auf, daß ihr Außenrand um weniger als den Durchmesser einer Bohrung oder öffnung in der mit der Dichtungsanordnung zusammenwirkenden rotierenden monoplanaren Fläche von dem einen Ende der Hochdrucköffnung 58 im Dichtungselement 54 entfernt ist. Mit anderen Worten ausgedrückt weist der Durchmesser der öffnung oder Bohrung in der sich relativ zu der Dichtungsanordnung bewegenden monoplanaren Fläche eine solche Größe auf, daß diese öffnung oder Bohrung dann, wenn sie ihren Übergang über die Insel 54a zwischen der Niederdrucköffnung 60 und der Hochdrucköffnung 58 vollendet hat, eine Brücke zwischen der

Hochdrucköffnung 58 und der Ausnehmung 66 bildet und eine Fluidverbindung dazwischen herstellt. Diese Verhältnisse sind in der Zeichnung insbesondere aus der Darstellung in Fig. 11A deutlich ersichtlich. Vorzugsweise liegt die Ausnehmung 6 6 im Dichtungselement 54 aus einem unten noch näher erläuterten Grunde außerdem auch so, daß ihr Abstand zur Niederdrucköffnung 60 kleiner ist als der Durchmesser einer Bohrung oder Öffnung in der rotierenden monoplanaren Fläche.

Von der Mitte der Ausnehmung 66 ausgehend durchquert ein enger Kanal 68 die Dichtungsplatte 50 und mündet auf ihrer anderen Stirnseite 69 in einem Gebiet mit einer Fläche Ag, das durch ein auf dieser Stirnseite 69 auf der Insel 51a der Dichtungsplatte 50 vorgesehenes und als kreisförmiger O-Ring ausgebildetes Dichtungselement 70 begrenzt wird und innerhalb eines weiteren, als die Hochdrucköffnung 58 umgebender und ebenfalls bananenförmig verlaufender 0-Ring ausgebildeten Dichtungselements 72 liegt. Die Lage dieses Dichtungselements 72 auf der Dichtungsplatte 50 entspricht der Lage des oben in Verbindung mit den Darstellungen in Fig. 1 bis 6 beschriebenen Dichtungselements 40 auf der Dichtungsplatte 10, es umgibt also die Hochdrucköffnung 5 8 und Teile der an deren beide Enden angrenzenden Inseln in der Dichtungsplatte 50.

Etwa diametral quer über die Dichtungsplatte 50 von der Ausnehmung 66 aus gesehen ist auf der zweiten Insel zwischen der Hochdrucköffnung 58 und der Niederdrucköffnung 60 im Dichtungselement 54 eine zweite kreisförmige Ausnehmung 74 vorgesehen, die im Querschnitt eine Fläche A_g aufweist. Diese zweite Ausnehmung 74 liegt so in dem Dichtungselement 54, daß ihr Außenrand vom Ende der Niederdrucköffnung 60 einen Abstand aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser der Bohrungen oder Öffnungen in der rotierenden und an der Dichtungsanordnung dicht anliegenden monoplanaren Fläche. Analog zur Ausnehmung 66 liegt die Ausnehmung 74 vorzugsweise innerhalb eines entsprechenden

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Abstandes.von weniger als dem Durchmesser einer Bohrung oder Öffnung in der sich bewegenden monoplanaren Fläche auch vom Ende der Hochdrueköffnung 58.

Von der Mitte der Ausnehmung 74 geht ein enger Kanal 76 aus, der die Dichtungsplatte 50 durchquert und an ihrer entgegengesetzten Stirnseite 69 innerhalb eines weiteren, als kreisförmiger O-Ring ausgebildeten Dichtungselements 78 mündet, das auf der zweiten Insel der Dichtungsplatte 50 und ebenfalls innerhalb des die Hochdrucköffnung 58 umschließenden Dichtungselements 72 angeordnet ist und ein Gebiet mit einer Fläche A^₀ umschließt. Als weitere Dichtungselemente sind auf der Stirnseite 69 der Dichtungsplatte 50 zwei weitere O-Ringe 80 und 84 vorgesehen, von denen der 0-Ring 80 die zentrale öffnung 82 in der Dichtungsplatte 50 umgibt und der 0-Ring 8M- rund um den Außenrand der Dichtungsplatte 50 verläuft, wie dies in entsprechender Weise für die zuvor beschriebene Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 4 vorgesehen ist.

Wie bereits oben dargelegt, unterscheiden sich die Kräfte, die auf eine Dichtungsanordnung der behandelten Art während der Zeit einwirkern, in der die Bohrungen oder öffnungen in der sich bewegenden monoplanaren Fläche einerseits und die bananenförmig ausgebildeten öffnungen in der Dichtungsplatte andererseits miteinander fluchten, von den Kräften, die dann auf die Dichtungsplatte einwirken, wenn die Bohrungen oder öffnungen in der sich bewegenden monoplanaren Fläche die Inseln zwischen der Hochdrucköffnung und der Niederdrucköffnung in der Dichtungsplatte überqueren. Die Nettokraft, welche die Dichtungsplatte auf die sich bewegende monoplanare Fläche zu zu bewegen sucht, ist in dem letzterwähnten Zeitabschnitt erheblich größer, und daher tritt dann auch der maximale Widerstand gegen die Drehbewegung zwischen der Dichtungsanordnung einerseits und der sich bewegenden monoplanaren Fläche andererseits auf. Entsprechend ist in diesem

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Zeitabschnitt auch die maximale Leistung für die Aufrechterhaltung der Drehbewegung des Rotors oder sonstigen Körpers mit der rotierenden monoplanaren Fläche gegenüber der stationären Dichtungsplatte erforderlich. Für den Fall einer in Fig. 1 bis 4 veranschaulichten und in der US-PS 3 582 090 beschriebenen Dichtungsanordnung ergibt sich die während dieser Zeit auf die Dichtungsplatte einwirkende Nettokraft F aus den oben angegebenen Beziehungen (1) und (2) zu:

·" im""-t_. "· χ a A <r\ ■ Jl λ Α., ·"

wobei die Größen P₁, P₂, Pq, A₁, A₂, A₃ und A₄ in der früher angegebenen Weise definiert sind.

Zu einer Zeit während des Einsatzes der in Fig. 9 bis HB veranschaulichten und in erfindungsgemäßer V/eise verbesserten Dichtungsanordnung überbrücken zwei der Bohrungen oder Öffnungen in der sich bewegenden monoplanaren Fläche diejenigen Abschnitte der Inseln in der Dichtungsplatte, welche die Ausnehmungen 66 und 74 von der daran angrenzenden Hochdrucköffnung 58 bzw. Niederdrucköffnung 60 trennen. Eine Betrachtung der Darstellungen in Fig. HA und HB zeigt nun, daß es im Zuge der Bewegung der Bohrungen oder öffnungen in der rotierenden monoplanaren Fläche über die Insel zwischen der Niederdrucköffnung 60 und der Hochdrucköffnung 58 einen Punkt im Rotationszyklus gibt, in dem das unter dem hohen Druck P₁ stehende Fluid über diese Bohrung mit der Ausnehmung 66 der Fläche A₇ und weiter über den Kanal 68 mit der Fläche A_g innerhalb des Dichtungselements 70 in Verbindung steht. Zu dieser Zeit wird auf die Fläche A₇ in der Ausnehmung 66 der Druck P₁ ausgeübt, und der gleiche Druck P₁ wirkt auch auf die Fläche A_Q innerhalb des Dichtungselements 70. Weiter wirkt zu dieser Zeit auf eine Fläche A₁₃ der Insel zwischen der Ausnehmung 6 6 und der Hochdrucköffnung 58 und direkt unterhalb der diese Insel gerade überquerenden Bohrung

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oder Öffnung in der rotierenden monoplanaren Fläche (siehe Fig. HB) eine Kraft P₁A₁₃·

Zu der Zeit, in der die oben beschriebenen Zusammenhänge zwischen einer Bohrung oder Öffnung in der sich bewegenden monoplanaren Fläche, der Ausnehmung 66 und der Hochdrucköffnung 58 bestenen, befindet sich eine zweite Bohrung oder Öffnung in der rotierenden monoplanaren Fläche in einer analogen Stellung relativ zur Ausnehmung 74 und zur Niederdrucköffnung 60. Zu dieser Zeit hat also Fluid mit dem niedrigen Druck P₃ über diese Bohrung oder Öffnung Verbindung mit der Ausnehmung 74 und weiter über den Kanal 76 mit der Fläche A._Q innerhalb des Dichtungselements 78, und daher wirkt zu dieser Zeit der Druck P- sowohl auf die Fläche Ag innerhalb der Ausnehmung 74 als auch auf die Fläche A₁₀ innerhalb des Dichtungselements 78. Außerdem wird zu dieser Zeit auf eine Fläche A₁^ der Insel zwischen der Ausnehmung 74 und der Niederdrucköffnung 60 und unmittelbar unterhalb der diese Insel gerade überquerenden Bohrung oder Öffnung in der rotierenden monoplanaren Fläche (siehe Fig. 11B) eine Kraft P₃A₁₁, ausgeübt.

Die auf die das Dichtungselement 5 4 tragende Stirnseite 5 2 der Dichtungspiatte 50 zu dieser Zeit während des Rotationszyklus der rotierenden monoplanaren Fläche insgesamt ausgeübte Gesamtkraft F. läßt sich dann durch nachstehende Beziehung ausdrücken:

\7-2

Die auf die entgegengesetzte Stirnseite 69 der Dichtungsplatte 50 zu dieser Zeit des Rotationszyklus als Folge der herrschenden Fluiddrücke ausgeübte Gesamtkraft F_T ergibt sich aus der Beziehung:

^FT ^{= P}l^CA3"^A8"^A10^{) + P}1^A8 ^{+ P}3^A10 ^{+ P}3^A4

= P₁CA₃-A₁₀) + P₃A₁₀ + P₃A₄ C8)

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Die Nettokraft F , die zu dieser Zeit bei einer verbesserten Dichtungsanordnung gemäß Fig. 9 bis HB die Dichtungsplatte 50 an die rotierende monoplanare Fläche anzudrücken sucht, berechnet sich dann zu:

^Fn^=Pl^(A3-^A10^{) + P}3^A1O^+P3^A4

- ^P1^A7 - ^P3^A9 - ^P1^A13 - ^P3^A14 " [ ^P3"^P2 ■^A2

Ein Vergleich der vorstehend angegebenen Beziehungen (4) einerseits und (9) andererseits zeigt nun deutlich, daß die in dieser Zeit die Dichtungsplatte in dichtender Anlage an der rotierenden monoplanaren Fläche haltende Nettokraft F_n bei erfindungsgemäßer Ausbildung der Dichtungsanordnung erheblich kleiner ist als bei einer Ausbildung der Dichtungsanordnung gemäß der US-PS 3 582 090.

In Fig. 11B sind außerdem in schematischer Weise bestimmte Flächen und Stellen der Inseln zwischen den Öffnungen in der Dichtungsplatte dargestellt, auf die in der oben beschriebenen Weise zu der Zeit, in der die Öffnungen oder Bohrungen in der rotierenden monoplanaren Fläche mit der Hochdrucköffnung und der Niederdrucköffnung in der Dichtungsplatte fluchten, Fluid mit den Drücken P., bzw. P₃ einwirkt. Zu dieser Zeit hat sich die rotierende monoplanare Fläche gegenüber der Dichtungsanordnung in einer in Fig. HB veranschaulichten Richtung weiter gedreht, so daß eine Bohrung oder öffnung in dieser monoplanaren Fläche auf ihrem Wege von der Niederdrucköffnung 60 zur Hochdrucköffnung 58 die Ausnehmung 66 mit der Fläche Ay überquert hat und mit der Hochdrucköffnung 58 zum Fluchten gekommen ist. Gleichzeitig hat eine zweite Bohrung oder öffnung in der rotierenden monoplanaren Fläche die zweite Insel zwischen der Hochdrucköffnung 58 und der Niederdrucköffnung 60 überquert und ist dabei über die Ausnehmung 74 und die von dieser umgrenzte Fläche A_g hinweggegangen.

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Danach steht die Fläche A.„ zwischen der Ausnehmung 6 6 und der Hochdrucköffnung 58 unter einem Druck, der etwa gleich dem Druck P₁ ist, während auf die Fläche A₁₄ zwischen der Ausnehmung 74 und der Niederdrucköffnung 60 ein Druck wirkt, der etwa dem Druck P₃ entspricht, wie dies schematisch in Fig. HB dargestellt ist. Zu dieser auf das Oberstreichen der Inseln durch die Öffnungen oder Bohrungen in der rotierenden monoplanaren Fläche folgenden Zeit wirkt auf die von den Ausnehmungen 6 6 und 74 definierten Flächen A₇ bzw. A₉ selbstverständlich der Druck P. bzw. P₃. Unter der Annahme, daß der Druck P₃ sehr klein ist gegenüber dem Druck P., berechnet sich die auf die das Dichtungselement 54 tragende Stirnseite 52 der Dichtungsplatte 50 in dem Zeitabschnitt, in dem die Bohrungen oder öffnungen in der rotierenden monoplanaren Fläche mit den öffnungen in der Dichtungsplatte 50 fluchten, wirkende Gesamtkraft F. zu:

F_t = P₁ (A₁₊A₇M₁₃-A₉-A₁₄) + P₃(A₉₊A₁₄) +f P₃-P^ A₂ (10)

und die die Dichtungsplatte 50 in Richtung auf die rotierende monoplanare Fläche zu drückende Gesamtkraft F_T ergibt sich zu:

F_T = P₁(A₃-A₁₀) + P₃A₁₀ - P₃A₄ (11)

Ein Vergleich der oben angegebenen Beziehungen (10) einerseits und (1) andererseits zeigte^daß die Anordnung der Ausnehmungen 6 6 und 74 und der Dichtungselemente 70 und 7 8 auf der Dichtungsplatte 50 an den oben beschriebenen Stellen dazu führt, daß die die Dichtungsplatte 50 während der Zeit eines Fluchtens der Bohrungen oder öffnungen in der rotierenden monoplanaren Fläche mit den öffnungen in der Dichtungsplatte 50 von der rotierenden monoplanaren Fläche weg drückende Gesamtkraft größer wird. Die während dieser Zeit maximaler Gesamtbelastung auf die Dichtungsplatte 50 gemäß Fig. 9 bis HB wirkende Nettokraft F berechnet sich dann zu:

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^Fn = ^FT-^Ft ^{+ Ρ}1^(Α3-^Α10^{} + P}3^A10 ^{+ P}3% " ^Pl

- P₃-P₂A A₂ (12)

Vergleicht man nun die durch die vorstehende Beziehung (12) definierte Nettokraft mit der für den gleichen Zeitraum mit Fluchten der verschiedenen Öffnungen bei einer Dichtungsanordnung der bisher bekannten Art auftretenden und durch die früher angegebene Beziehung (6) definierten Nettokraft, so zeigt sich, daß sich als Folge der erfindungsgemäßen Ausbildung der Dichtungsanordnung eine stärkere Ausgleichung der zu dieser Zeit auf die Dichtungsanordnung wirkenden Differenzkraft - ein niedrigerer Wert für F - einstellt und daß sich ein besseres Kräftegleichgewicht an der Dichtungsplatte erhalten läßt. Außerdem wird die Gesamtkraft F_T, die auf die der in Berührung mit der rotierenden monoplanaren Fläche stehenden Stirnseite der Dichtungsplatte gegenüberliegende Stirnseite dieser Dichtungsplatte einwirkt, durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Dichtungsanordnung etwas geringer, als sie sich bei den Dichtungsanordnungen der bisher bekannten Art erzielen läßt, wo diese Gesamtkraft durch die früher angegebene Beziehung (2) definiert ist.

In Fig. 12 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Erfindung veranschaulicht. Dieses Ausführungsbeispiel besitzt eine Dichtungsplatte mit einer Hochdrucköffnung 90 und einer Niederdrucköffnung 92, die durch Inseln 9 4 und 9 6 voneinander getrennt sind. Auf eine Stirnseite der Dichtungsplatte ist ein Dichtungselement 8 8 aufgebracht, das in Form und Lage weitgehend mit dem Dichtungselement 54 des eben beschriebenen Ausführungsbeispiels üb er e in st immt.

Die spezielle Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels von Fig. 12 gestattet es, eine plötzliche Ausübung von Kräften auf

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" ³⁸ " 2579403

das Dichtungselement 88 auf der einen Stirnseite der Dichtungsplatte zu vermeiden. Diese Kräfte wirken an den Kanten oder Enden der Hochdrucköffnung 90 bzw. der Niederdrucköffnung 9 2 zu den Zeiten, in denen eine Bohrung oder öffnung in der rotierenden monoplanaren Fläche in eine Stellung gelangt, in der sie mit der Hochdrucköffnung 90 bzw. der Niederdrucköffnung 92 in Verbindung kommt, oder kurz bevor diese Verbindung zustande kommt. Zu diesen Zeiten entwickelt sich ein Druckgradient oder eine hohe Scherkraft, die zwischen derjenigen Bohrung oder öffnung in der rotierenden monoplanaren Fläche, die mit der Hochdrucköffnung oder der Niederdrucköffnung 9 2 in Berührung zu kommen beginnt, einerseits und der Hochdrucköffnung 90 bzw. der Niederdrucköffnung 9 2 sowie der damit ständig fluchtenden Bohrung oder öffnung in der mit der Dichtungsplatte verkeilten, sich nicht bewegenden monoplanaren Fläche andererseits wirkt. Diese Druckgradienten kommen quer über die Lippen oder Endabschnitte des Dichtungselements 88 an den Enden der Hochdrucköffnung 90 und der Niederdrucköffnung 92 zur Einwirkung, wenn das durch die Dichtungsplatte zwischen den dann miteinander verbundenen Bohrungen oder Öffnungen hindurchströmende Fluid über diese Lippen oder Randkanten hinwegströmt. Unmittelbar vor dem Zustandekommen dieser Verbindung und dieses Fluidflusses wirkt auf diese Lippen oder Endabschnitte eine hohe Scherkraft ein, die Teile davon abzubrechen oder abzuscheren sucht. In dem Falle, daß eine Bohrung oder öffnung nach dem Oberqueren der Insel 9 4- von der Niederdrucköffnung 92 her zum erstenmal.mit der Hochdrucköffnung 90 in Verbindung kommt, wirkt der Druckgradient ausgehend von dem unter hohem Druck stehenden Fluid in der Hochdrucköffnung 90 in die dann damit fluchtende Bohrung oder Öffnung in der rotierenden monoplanaren Fläche hinein, und Fluid strömt mit relativ hoher Geschwindigkeit über die an die Insel 9 4 angrenzende Lippe oder Randkante der Hochdrucköffnung 90 hinweg. Der beschriebene Druckgradient und die Bewegung des Fluids in der angegebenen Richtung führen zu einem Abrieb und einem Verschleiß des ersten

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Dichtungselements 88 an dieser Stelle, und außerdem hat sich in einigen Fällen auch die noch schwerwiegendere Folge gezeigt, daß auf dieses Dichtungselement 8 8 eine Kraft ausgeübt wird, die ausreicht, um dessen Verbindung mit der Dichtungsplatte selbst an dieser Stelle zu zerstören oder schwer zu beschädigen, was wiederum zur Folge hat, daß sich das erste Dichtungselement schließlich vollständig von der Dichtungsplatte ablöst.

Wenn sich eine Bohrung oder Öffnung in der rotierenden monoplanaren Fläche über die zweite Insel 9 6 hinwegbewegt und eine erste Fluidverbindung mit der Niederdrucköffnung 92 zustandekommt , drückt das in dieser Bohrung oder Öffnung in der rotierenden monoplanaren Fläche enthaltene und unter hohem Druck stehende Fluid über die das der Insel 96 zugewandte Ende der Niederdrucköffnung 9 2 festlegende Kante oder Lippe des ersten Dichtungselements 8 8 hinweg in die Niederdrucköffnung 9 2 in der Dichtungsplatte hinein. Wieder führt der dabei entstehende Druckgradient - gegebenenfalls im Verein mit einer schleifenden oder abtragenden Wirkung der das Fluid bildenden Flüssigkeit oder Trübe bei diesem Hinwegströmen über die Lippe oder Randkante des Dichtungselements 88 zu einem Abrieb von Material des Dichtungselements 88 an dieser Stelle und damit zu einer Beschädigung der Dichtungsanordnung. Weiterhin kann wie oben erwähnt die sich über die dünne Lippe oder Randkante hinweg gerade vor dem Zustandekommen der beginnenden Fluidverbindung entwickelnde hohe Scherkraft zu einer Beschädigung der Dichtfläche an dieser Stelle führen.

Um diesen Verschleiß und diese Materialabtragung für das Dichtungselement 88 im Anschluß an die Enden der Hochdrucköffnung 90 bzw. der Niederdrucköffnung 92 zu vermindern und eine Beschädigung oder Zerstörung der Verbindung zwischen dem Dichtungselement 8 8 und der Dichtungsplatte zu vermeiden, ist bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 12 im Dichtungselement 8 8 quer über die Insel 94 zwischen der Hochdrucköffnung 90 und der Niederdruck-

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öffnung 92 ein schmaler Kanal 9 8 ausgebildet, in dem ein Fluidtransport vor sich gehen kann. Ein zweiter solcher Kanal 100 ist im Dichtungselement 88 quer über die Insel 9 6 zwischen der Hochdrucköffnung 90 und der Niederdrucköffnung 9 2 vorgesehen. Wenn sich die öffnungen oder Bohrungen enthaltende rotierende monoplanare Fläche, an der das Dichtungselement 88 anliegt, im Zuge ihrer. Rotation um eine zentrale Achse dreht und dabei seine öffnungen oder Bohrungen intermittierend mit der Hochdrucköffnung und der Niederdrucköffnung 9 2 in der Dichtungsplatte in Verbindung kommen und alternierend dazu den Inseln 94 und 9 6 der Dichtungsplatte gegenübertreten, geht jede dieser Bohrungen oder öffnungen in der rotierenden monoplanaren Fläche über die Kanäle 9 8 und hinweg und tritt damit in Fluidverbindung, sobald sie die diese Kanäle 9 8 und 100 enthaltenden Inseln 9 4 bzw. 9 6 überquert.

Diese Verbindung zwischen einer Bohrung oder Öffnung in der rotierenden monoplanaren Fläche einerseits und einem der Kanäle 9 8 oder 100 hat nun zur Folge, daß in dieser Bohrung oder öffnung ein langsamer Druckabfall oder Druckaufbau eintritt, da diese Bohrung oder öffnung über den jeweiligen Kanal 9 8 oder 100 mit der Hochdrucköffnung 90 bzw. mit der Niederdrucköffnung 9 2 in Verbindung steht. Wenn beispielsweise eine in der rotierenden monoplanaren Fläche enthaltene Bohrung oder öffnung die Insel 94 zu überstreichen beginnt, kann über den Kanal 9 8 unter hohem Druck stehendes Fluid aus der Hochdrucköffnung 90 in diese Bohrung oder Öffnung einströmen und darin allmählich eine Druckzunahme bewirken. Vor dem Oberstreichen der Insel 94 hat diese Bohrung oder öffnung wegen ihrer Verbindung mit der Niederdrucköffnung 9 2 Fluid von niedrigem Druck enthalten. Noch vor dem Zeitpunkt, in dem diese Bohrung oder öffnung auf ihrem Wege von der Niederdrucköffnung 92 zur Hochdrucköffnung 90 deren Randkante erreicht hat, hat der in dieser Bohrung oder öffnung herrschende Druck einen erheblichen Anstieg erfahren und liegt erheblich näher bei dem in der Hochdrucköffnung 90 herrschenden hohen Fluiddruck. Es gibt daher keine momentane Entwicklung einer hohen

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Scherkraft und keine abrupte oder plötzliche Druckänderung mit einem begleitenden Druckgradienten, woraus sich ein plötzliches Überströmen von Fluid über das Dichtungselement 8 8 an dieser Stelle unter hohem Druck vollziehen könnte, und dementsprechend bleibt auch die Gefahr eines starken Abriebs des Dichtungselements 8 8 an dieser Stelle vermieden, und ebensowenig kann es zu einer Zerstörung oder Beschädigung der Verbindung zwischen dem Dichtungselement 8 8 und der Dichtungsplatte kommen.

Der gleiche angenäherte Druckausgleich kommt für den Fall einer Bohrung oder Öffnung in der rotierenden monoplanaren Fläche zustande, die sich auf dem Wege von der Hochdrucköffnung 90 zur Niederdrucköffnung 9 2 über die Insel 9 6 hinwegbewegt. In diesem Falle ist diese Bohrung oder Öffnung bei Beginn des Oberstreichens der Insel 9 6 aus der Zeit ihrer Verbindung mit der Hochdrucköffnung 90 mit unter hohem Druck stehendem Fluid gefüllt. Wenn diese Bohrung oder Öffnung ihre mit der Hochdrucköffnung 90 fluchtende Lage verläßt und der Insel 9 6 gegenübertritt, beginnt das unter hohem Druck stehende Fluid über den engen Kanal 100 zur Niederdrucköffnung 92 abzufließen, und es kommt so zu einer allmählichen Absenkung des Fluiddruckes für das in dieser Bohrung oder öffnung der rotierenden monoplanaren Fläche mitgeführte Fluid. Entsprechend vermindert sich auch der Druckgradient, der über die Randkante des Dichtungselements 88 hinweg in dem Augenblick wirksam wird, in dem diese Bohrung oder öffnung in der rotierenden monoplanaren Fläche die Randkante der Niederdrucköffnung 92 erstmalig erreicht, so daß sich der Verschleiß und der Abrieb an dieser Randkante entsprechend vermindern. Außerdem bleiben auch das Auftreten der oben beschriebenen hohen Scherkraft und die damit verbundenen schädlichen Folgen vermieden.

Bei dem in Fig. 13 veranschaulichten Ausführungsbexspiel sind die konstruktiven Merkmale der Ausführungsbeispxele von Fig. 9 bis HB einerseits und von Fig. 12 andererseits miteinander kombiniert. So besitzt die in Fig. 13 dargestellte Dichtungs-

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anordnung ebenso wie die zuvor beschriebenen Dichtungsanordnungen ein Dichtungselement 102, das eine monoplanare Auflage- und Dichtfläche der oben beschriebenen Art aufweist und durch Aufkleben oder in sonst geeigneter Weise auf eine Stirnseite einer Dichtungsplatte aufgebracht ist. Die Dichtungsplatte selbst und das Dichtungselement 102 enthalten jeweils zwei durchgehende Öffnungen, nämlich eine Hochdrucköffnung 104 und eine Nxederdrucköffnung 106, die durch Inseln 108 und 110 voneinander getrennt sind. Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 bis HB ist das Dichtungselement 102 an Stellen im Bereich der Inseln 108 und 110 zwischen der Hochdrucköffnung 104 und der Nxederdrucköffnung 106 hinterdreht, so daß ein Paar kreisförmig gestalteter Ausnehmungen 112 und 114 entstehen. Diese Ausnehmungen 112 und 114 liegen auf den Inseln 108 bzw. 110, und sie sind in ihrer Lage in bezug auf die Hochdrucköffnung 104 und die Nxederdrucköffnung 106 in der gleichen Weise ausgerichtet, wie dies oben hinsichtlich der in Fig. 10 dargestellten Ausnehmungen 6 6 und 76 beschrieben ist.

Die in Fig. 13 dargestellte Dichtungsanordnung zeichnet sich auch dadurch aus, daß von den Mitten der Ausnehmungen 112 und 114 zwei enge Kanäle 116 bzw. 118 ausgehen, die das Dichtungselement 102 und die dieses tragende Dichtungsplatte durchqueren und jeweils in der Mitte einer Fläche münden, die jeweils durch je eines von zwei Dichtungselementen begrenzt wird, die aus 0-Ringen bestehen, die in Ausbildung und Lage den in Fig. 9 dargestellten und in Verbindung damit beschriebenen Dichtungselementen 70 und 78 entsprechen. Diese in Fig. 13 nicht eigens aargestellten Dichtungselemente befinden sich auf der der das Dichtungselement 102 tragenden Stirnseite der Dichtungsplatte entgegengesetzten Stirnseite der Dichtungsplatte und weisen in bezug auf ein als bananenförmiger 0-Ring ausgebildetes Dichtungselement, das die Hochdrucköffnung 104 und die die Mündungen der Kanäle 116 und 118 umgebenden Dichtungselemente, in der gleichen

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Weise umgibt, wie dies in Fig. 9 für das Dichtungselement 72 dargestellt ist, die gleiche Orientierung und Lage auf, wie sie in Fig. 9 für die Dichtungselemente 70 und 7 8 in bezug auf das Dichtungselement 72 dargestellt sind. Weiter sind bei den Ausführungsbeispiel nach Fig. 13 zwei langgestreckte, relativ schmale Kanäle 120 und 122 vorgesehen, die zwischen der Hochdrucköffnung 104 und der Niederdrucköffnung 106 jeweils ausgehend vcn deren einander zugewandten Enden verlaufen und die kreisförmigen Ausnehmungen 112 und 114 durchqueren. Diese Kanäle 120 und 122 bilden zusätzliche Eindrehungen in der monoplanaren Auflage- und Dichtfläche des Dichtungselements 102 an den Stellen, wo dieses die Inseln der Dicntungsplatte überlagert.

Die in Fig. 13 dargestellten Ausnehmungen 112 und 114 übernehmen in Verbindung mit den zugehörigen kleinen O-Ringen, die in der Darstellung in Fig. 9 analoger Weise auf der entgegengesetzten Stirnseite der Dichtungsplatte angeordnet sind, die gleicne Funktion, wie sie oben in Verbindung mit den kreisförmigen Ausnehmungen 6 6 und 74 in Fig. 10 beschrieben sind. Dank dieser Ausbildung der Dichtungsanordnung von Fig. 13 ergibt sich daher eine Verminderung der Größe der Nettokraft, die auf die Dichtungsplatte in Richtung auf ihre Anlage an die dagegen abzudichtende monoplanare und rotierende Fläche einwirkt. Gleichzeitig ermöglicht das Vorhandensein der beiden Kanäle 120 und 122 für einen Fluidtransport eine allmähliche Angleichung der in den Öffnungen oder Bohrungen der rotierenden monoplanaren Fläche während des Überstreichens der Inseln 108 und 110 herrschenden Fluiddrücke an jeweils den Druck, der in derjenigen der beiden Öffnungen 104 oder 106 herrscht, mit der die betreffende Öffnung oder Bohrung in der rotierenden monoplanaren Fläche anschließend in Verbindung kommt. Auf diese Weise wird die abtragende und verschleissende Wirkung vermieden, die sich aus einem plötzlichen Anstieg oder einem plötzlichen Abfall des in der jeweiligen Bohrung oder öffnung in der rotierenden monoplanaren Fläche

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herrschenden Fluiddruckes in Verbindung mit dem begleitenden Fluidstrom über die an die Hochdrucköffnung 104 bzw. an die Niederdrucköffnung 106 angrenzenden Randkanten des Dichtungselements 102 hinweg ergeben könnte. Die Größe der Kanäle 120 und 122 sollte so klein gewählt werden, wie sich dies mit der angestrebten Vermeidung der oben beschriebenen Verschleiß- und Abtragwirkung vereinbaren läßt, da eine solche Größenreduzierung gleichzeitig auch die Leckverluste zwischen der Hochdrucköffnung 104 und der Niederdrucköffnung 106 auf einem Minimalwert hält.

In Fig. 14 und 15 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele dargestellt, die in generell ähnlicher Weise wie das in Fig. 12 dargestellte Ausführungsbeispiel wirken, um eine Vorentlastung für den sich im ersten Augenblick des Gegenübertretens der Bohrungen oder öffnungen in der rotierenden monoplanaren Fläche einerseits und der öffnungen in der Dichtungsplatte andererseits entwickelnden Druckgradienten und eine Verminderung der Scherbelastung für die Auflage- und Dichtfläche des ersten Dichtungselements unmittelbar vor diesem Zeitpunkt zu erreichen. Anstelle enger Kanäle für einen Fluidtransport zwischen der Hochdrucköffnung und der Niederdrucköffnung, wie sie in Fig. 12 in Form der Kanäle 9 8 und 100 vorgesehen sind, weist das in Fig. 14 dargestellte Ausführungsbeispiel kleine Eindrehungen 123 und 124 auf, die jeweils von den in Drehrichtung vorderen Enden einer Hochdrucköffnung 125 bzw. einer Niederdrucköffnung 12 6 in der Dichtungsplatte ausgehen und sich zu Spitzen verjüngen, die gut innerhalb der Inseln zwischen dieser Hochdrucköffnung 125 und Niederdrucköffnung 126 liegen. Diese Form einer Hinterdrehung der Auflage- und Dichtfläche gestattet ebenso eine allmähliche Angleichung des in einer Bohrung oder öffnung in der rotierenden monoplanaren Fläche vor dem Überstreichen einer Insel der Dichtungsplatte herrschenden Fluiddruckes an den Druck in der von dieser öffnung oder Bohrung anschließend erreichten Hochdrucköffnung 125 bzw. Niederdrucköffnung 126. Auch die plötzliche Entwicklung einer hohen Scherbelastung mit anschließender Entwicklung eines

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erheblichen Druckgradienten, der zu der Zeit zur Einwirkung kommt, wenn eine Fluid von relativ niedrigem Druck führende öffnung oder Bohrung in der rotierenden monoplanaren Fläche erstmals mit der Hochdrucköffnung 125 in Verbindung kommt, kann bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 15 dadurch vermieden oder zumindest abgemildert werden, daß ausgehend von einer Stelle innerhalb eines als bananenförmig verlaufender O-Ring ausgebildeten und die Hochdrucköffnung 125 in in der Darstellung in Fig. 15 durch gestrichelte Linien veranschaulichter Weise umgebenden Dichtungselements 128 auf einer Stirnseite der Dichtungsplatte eine kleine Bohrung 127 vorgesehen wird, die durch die Dichtungsplatte - und gegebenenfalls ein auf deren eine Stirnseite aufgebrachtes Dichtungselement - in voller Stärke hindurchgeht und in der monoplanaren Auflage- und Dichtfläche auf der einen Stirnseite der Dichtungsplatte bzw. der freien Seite des darauf aufgebrachten Dichtungselements mündet. Diese in Fig. 15 veranschaulichte Konstruktion gestattet es außerdem, den in einer Bohrung oder öffnung in der rotierenden monoplanaren Fläche herrschenden Fluiddruck beim Überqueren der die Bohrung 127 enthaltenden Insel zu vergrößern, indem diese Bohrung oder öffnung dann mit dem unter hohem Druck stehenden Fluid in Verbindung kommt, das innerhalb des Dichtungselements 128 vorhanden ist, wenn die Bohrung oder öffnung in der rotierenden monoplanaren Fläche über die Mündung der Bohrung 127 in der Auflage- und Dichtfläche des ersten Dichtungselements hinweggeht.

In Fig. 16 ist noch ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Erfindung veranschaulicht. Wie die oben beschriebenen Darstellungen in der Zeichnung zeigt Fig. 16 eine Stirnseite einer Dichtungsplatte, die ein Dichtungselement 132 trägt, das eine monoplanare Auflage- und Dichtfläche aufweist und eine Hochdrucköffnung 13M- und eine Niederdrucköffnung 136 enthält, die durch Inseln 138 und 140 voneinander getrennt sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die monoplanare Auflage- und Dichtfläche des Dichtungselements 132 an unmittelbar im Anschluß an ent-

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gegengesetzte Enden der Hochdrucköffnung 134 gelegenen Stellen hinterdreht. Die Darstellung in Fig. 16 zeigt zwei Alternativausführungen für solche Hinterdrehungen, die jeweils an den entgegengesetzten Enden der Hochdrucköffnung 134 dargestellt sind. Im einen Falle handelt es sich um zwei fingerförmig ausgebildete Kanäle 141 und 142, die sich ausgehend von einem Ende der Hochdrucköffnung 134 jeweils in kreisbogenförmiger Verlängerung dazu in die Insel 138 hinein erstrecken. Die am anderen Ende der Hochdrucköffnung 134 dargestellte Alternativausführung ist eine geigenkörperförmige Ausnehmung 144, die in der Insel 140 vorgesehen ist. Beide gezeigten Alternativausführungen für die erwähnte Eindrehung können an einem oder an beiden Enden der Hochdrucköffnung 12 5 oder auchder Niederdrucköffnung 126 vorgesehen werden, und ebenso lassen sich auch andere Formen für diese Eindrehungen verwenden, wobei die primäre Überlegung die ist, daß derjenige Abschnitt der monoplanaren Auflage- und Dichtfläche des Dichtungselements 132, der im Anschluß an die entgegengesetzten Enden der Hochdrucköffnung 134 gelegen ist, auf einer Fläche von signifikanter Größe hinterdreht werden, also eine Absenkung gegenüber der Ebene der monoplanaren Auflage- und Dichtfläche erfahren muß.

Bei dem in. Fig. 16 dargestellten Ausführungsbeispiel komm* der volle Druck P₁ des unter hohem Druck stehenden Fluids, d4H fortdauernd in die Hochdrucköffnung 134 einströmt und darin vorhanden ist, zu jeder Zeit während des Betriebes der Dichtungeanordnung auch auf die Flächen der Kanäle 141 und 142 und der Ausnehmung 144 zur Einwirkung. Für die Zwecke der nachstehenden Diskussion sei angenommen, daß diese Flächen aufsummiert eine Gesamtfläche für die verschiedenen Hinterdrehungen ergeben, die im folgenden als Fläche A₁₅ bezeichnet werden soll. Die sich durch die Einwirkung des vollen Druckes P₁ des unter hohem Druck stehenden Fluids auf diese Flächen ergebende Kraft berechnet sich dann zu P^__x ^5· ¹^ der Zeit, in der eine Bohrung oder öffnung in der am Dichtungselement 132 dichtend anliegenden rotierenden monoplanaren Fläche der Hochdrucköffnung 134 in der Dichtungs-

609808/0682 ^ _1KaPECIH>

platte gegenübersteht, wirkt dann auf die das Dichtungselement 132 tragende Stirnseite der Dichtungsplatte eine Gesamtkraft F die sich berechnet zu:

^Ft ^{= P}1^A15

Ein Vergleich dieser Beziehung (12) mit der früher angegebenen Beziehung (1) zeigt, daß die Anbringung der Eindrehungen in Form der Kanäle 141 und 142 und der Ausnehmung 144 es erlaubt, bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 16 auf die das Dichtungselement 132 tragende Stirnseite der Dichtungsplatte zu der Zeit, in der die Bohrungen oder Öffnungen in der rotierenden monoplanaren Fläche einerseits und die Öffnungen in der Dichtungsplatte andererseits miteinander fluchten, eine größere Kraft auszuüben, als dies während der gleichen Zeit bei Verwendung einer Dichtungsanordnung bisher bekannter Art entsprechend Fig. 1 bis 6 möglich ist. Dies bedeutet aber, wie die frühere Diskussion klar erkennen läßt, daß die Nettokraft, die während dieser Zeit die Dichtungsplatte an die rotierende monoplanare Fläche anzudrücken sucht, geringer ausfällt, und dies wiederum ist gleichbedeutend mit einer Verringerung der für die Aufrechterhaltung der Drehbewegung des die rotierende monoplanare Fläche tragenden Körpers erforderlichen Antriebsleistung.

Ein bevorzugter Anwendungsfall für die erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtungsanordnungen ist in Fig. 17 und 18 veranschaulicht. Dabei zeigt Fig. 17 einen Mittenschnitt entlang der Längsachse durch eine Energieaustauschvorrichtung, die zum Austausch von Druckenergie zwischen einem Fluid von relativ niedrigem Druck und einem Fluid von relativ hohem Druck dient. Die dargestellte Vorrichtung besitzt einen festen zylindrischen Rotor 200 mit zwei ebenen Endflächen 202 und 204. An diesen Endflächen 202 und 204 ist jeweils eine von zwei Reibplatten 205 und 207 befestigt, die im wesentlichen ebene Endflächen 212 bzw. 214

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aufweisen, die parallel zueinander verlaufen. In axialer Richtung gehen durch den Rotor 200 und durch die Reibplatten 205 und mehrere mit gegenseitigem Abstand parallel zueinander verlaufende Bohrungen 208 und 210 hindurch. Diese Bohrungen 208 und 210, von denen in Fig. 17 insgesamt nur zwei sichtbar sind, weisen jeweils einen kreisförmigen Querschnitt auf. An ihren entgegengesetzten Enden münden die Bohrungen 208 und 210 an den Endflächen 212 und 214 der Reibplatten 205 bzw. 207. Außerdem enthalten die Bohrungen 208 und 210 Endanschläge 216 bzw. 218 für je eine rollfähig darin untergebrachte kleine Kugel 220.

Auf seiner Außenseite wird der zylindrische Rotor 200 von einem ebenfalls zylindrischen Gehäuse 2 32 umgeben, das an seinen beiden Enden durch je eine von zwei Abschlußplatten 234 und abgeschlossen wird, die mittels axial verlaufender Schraubbolzen 237 daran befestigt sind. Die Abschlußplatten 2 34 und 236 enthalten jeweils in einer zentralen öffnung zwei ringförmige Lager 240, in deren einem eine von der einen Endfläche 202 des Rotors 200 ausgehende und durch die zentrale öffnung in der Reibplatte 205 hindurchgehende Stummelwelle 242 gelagert ist, während das andere Lager 240 eine durch die Reibplatte 207 und die zentrale öffnung in der Abschlußplatte 236 hindurchgehende Antriebswelle 244 aufnimmt. Mit dieser Antriebswelle 244 ist ein in der Zeichnung nicht eigens dargestellter Antriebsmotor gekoppelt, der über die Antriebswelle 244 den Rotor 200 in Drehung versetzen kann.

Durch die Abschlußplatte 236 geht ein Fluideinlaß 254 für unter niedrigem Druck stehendes Fluid hindurch, dem solches Fluid aus einer Leitung 255 zugeführt werden kann und der innerhalb einer von einem nieren- oder bananenförmigen Halteflansch 256 umschlossenen Fläche mündet, wie dies in Fig. 18 gezeigt ist. Der Halteflansch 256 dient dazu, eine erfindungsgemäß ausgebildete Dichtungsanordnung 2 58 auf der Abschlußplat-

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te 236 festzuhalten. Angemerkt sei, daß der Fluideinlaß 254 bei der in Fig. 17 veranschaulichten Stellung des Rotors 200 in axialer Verlängerung zu der axial durch den Rotor 200 und die Reibplatte 207 verlaufenden Bohrung 210 liegt.

Weiter enthält die Abschlußplatte 2 36 einen Fluidauslaß 26 2 für unter hohem Druck stehendes Fluid, der bei der in Fig. 17 dargestellten Stellung des Rotors 200 in axialer Verlängerung zur Bohrung 208 im Rotor 200 und der Reibplatte 207 liegt. Dieser Fluidauslaß 2 62 ist auf der einen Seite mit einer an der Abschlußplatte 2 36 befestigten Leitung 264 für die Abführung von unter hohem Druck stehendem Fluid verbunden, und auf der anderen Seite mündet er innerhalb einer Fläche, die von einem bananen- oder nierenförmigen Halteflansch 2 66 von dem oben erwähnten Halteflansch 2 56 analoger Konfiguration umschlossen wird, wie dies ebenfalls in Fig. 18 dargestellt ist. Weiter weist die Abschlußplatte 2 36 als äußere Halterung für die Dichtungsanordnung 258 einen ringförmigen Halteflansch 2 70 auf, der in axialer Richtung in bezug auf den Rotor 200 über die Stirnseite der Abschlußplatte 2 36 hinaus steht und mit dem Ilaltef lansch 2 56 für die Festlegung der Dichtungsanordnung 258 auf der Abschlußplatte 2 36 zusammenwirkt.

Die Abschlußplatte 2 34 ist im wesentlichen in der gleichen Weise gestaltet wie die Abschlußplatte 2 36, und sie enthält einen Fluidauslaß 2 72 für unter niedrigem Druck stehendes Fluid, der auf der einen Seite mit einer Leitung 2 76 für die Abführung von unter niedrigem Druck stehendes Fluid verbunden ist und auf der anderen Seite innerhalb einer von einem den oben erwähnten Halteflanschen 256 und 266 ähnlich gestalteten Halteflansch 278 umschlossenen Fläche mündet. Dem Fluidauslaß 272 diametral gegenüberliegend enthält die Abschlußplatte 2 34 weiter einen Fluideinlaß 279 für unter hohem Druck stehendes Fluid, der die Verbindung zwischen einer Leitung 290 für die Zuführung von unter hohem Druck stehendem Fluid einerseits und einer von einem

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bananenförmig gestalteten Halteflansch 284 umschlossenen Fläche andererseits herstellt. Die Halteflansche 2 78 und 2 84 dienen gemeinsam zur Festlegung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtungsanordnung 292 an der Abschlußplatte 234.

Die erfiridungsgemäß ausgebildeten Dichtungsanordnungen 258 und 29 2 sind zwischen die Abschlußplatten 2 34 und 2 36 einerseits und die ihnen gegenüberstehenden Reibplatten 205 bzw. 207 andererseits eingefügt, die ihrerseits durch geeignete Mittel mit den Endflächen 202 bzw. 204 des Rotors 200 verbunden sind. Bei dieser Anordnung führen die Endflächen 212 und 214 der Reibplatten 205 bzw. 207, an denen die Dichtungsanordnungen 258 bzw. 292 zur Anlage kommen, relativ zu diesen Dichtungsanordnungen 2 58 und 2 92 eine Rotationsbewegung um die Längsachse des Rotors 200 aus. Die Dichtungsanordnungen 258 und 292 ihrerseits sind auf die stationären Abschlußplatten 2 34 und 2 36 aufgekeilt und besitzen lediglich eine gewisse axiale Bewegungsfreiheit. Daher kommen in der oben beschriebenen Weise bei der Rotation des Rotors 200 die Fluideinlässe bzw. -auslasse 254, 262, 272 und 279 über die Hochdrucköffnungen und die Niederdrucköffnungen in den Dichtungsanordnungen 258 und 292 periodisch mit den Bohrungen 208 und 210 im Rotor 200 in Verbindung, wie dies in Fig. 17 veranschaulicht ist. Auf diese Weise kommen die durch das unter hohem Druck bzw. unter niedrigem Druck stehende Fluid ausgeübten und durch die öffnungen in den Dichtungsanordnungen 258 und 29 2 periodisch weitergegebenen Drücke auf die oben beschriebenen Flächen zur Einwirkung, wobei sich in der oben beschriebenen Weise für jede der Dichtungsanordnungen 258 und 292 ein Kräftegleichgewicht und insgesamt ein Minimum für die für die Rotation des Rotors erforderliche Antriebsleistung ergibt. Hinsichtlich der Einzelheiten in der Betriebsweise einer Energieaustauschvorrichtung der beschriebenen Art für eine Energieübertragung von einem unter relativ hohem Druck stehenden Fluid auf ein unter relativ niedrigem Druck stehendes Fluid kann wiederum auf die US-PS 3 582 090 Bezug genommen werden.

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Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß die vorliegende Erfindung zu einer verbesserten Dichtungsanordnung führt, die dank ihrer Konstruktion die für die Bewegung der einen von zwei durch die Dichtungsanordnung abgedichteten monoplanaren Flächen relativ zur anderen dieser beiden Flächen bei fortdauernder dichtender Anlage beider Flächen an der dazwischen eingefügten Dichtungsanordnung erforderliche Gesamtantriebsleistung auf ein Minimum herabsetzt. Außerdem zeichnet sich eine erfindungsgemäß verbesserte Dichtungsanordnung durch eine längere Lebensdauer und eine zuverlässigere Abdichtung aus, da die einen Abrieb und einen Verschleiß bewirkenden Kräfte geringer als bisher ausfallen, die sich aus einem Fluidstrom über die an die Durchlässe für den Fluidtransport angrenzenden Dichtlippen hinweg ergeben können. Dabei läßt sich das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip einer Druckentlastung und eines Druckkraftausgleichs durch lokale Unterbrechung einer ebenen Auflage- und Dichtfläche selbstverständlich auch mit Hilfe von Eindrehungen von anderer geometrischer Form und anderer Lage realisieren, als sie in den verschiedenen vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen verwendet sind.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1.) Dichtungsanordnung zum Abdichten zwischen zwei ebenen Flä-

   en, die relativ zueinander beweglich sind und im Zuge ihrer Relativbewegung zu gegenseitigem Fluchten kommende öffnungen für den Durchtritt von Fluid enthalten, mit einer zwei entgegengesetzte, parallele und im wesentlichen monoplanare Stirnseiten und jeweils in gleichem Radialabstand von einer senkrecht zu diesen Stirnseiten gerichteten zentralen Achse angeordnete und durch dazwischen liegende Inseln voneinander getrennte durchgehende Öffnungen aufweisenden Dichtungsplatte, deren eine Stirnseite mit einer dazu parallelen, die öffnungen in der Dichtungsplatte umgebenden und die dazwischen liegenden Inseln überlagernden Auflage- und Dichtfläche versehen ist, dadurch gekennzeichnet , daß der die Inseln (54a; 94, 96; 108, 110; 13 8, 140) überlagernde Teil der Auflage- und Dichtfläche (5 6) an wenigstens einer Stelle (66, 74; 98, 100; 112, 114; 120, 122; 123, 124; 127; 141, 142, 144) über wenigstens einer der Inseln hinterdreht ist.

   2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage- und Dichtfläche (56) wenigstens über einerder Inseln (54a; 108, 110; 138, 140) der Dichtungsplatte (50)durch mindestens eine Ausnehmung (66, 74; 112, 114; 144) unterbrochen ist.

   3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (66, 74; 112, 114) in der Auflage- und Dichtfläche (56) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

   4. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (66, 74; 112, 114) in der Auflage- und Dichtfläche (56) von den Enden der ihnen benachbarten öff-

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   nungen (58, 60; 104, 106) in der Dichtungsplatte (50) einen Abstand aufweisen, der kleiner ist als der Durchmesser der Öffnungen in zumindest der relativ zur Dichtungsplatte beweglichen der beiden ebenen Flächen, zwischen welcne die Dichtungsplatte eingefügt ist.

   5. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage- und Dichtfläche im Bereich wenigstens einer der Inseln (94, 96; 108, 110; 138) der Dichtungsplatte durch wenigstens einen in Richtung von einer Öffnung (90; 104; 134) in der Dichtungsplatte zu einer benachbarten Öffnung (92; 106; 136) in der Dichtungsplatte gerichteten Kanal (98, 100; 120, 122; 141, 142) unterbrochen ist.

   6. Dichtungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (98, 100; 120, 12 2) in der Auflage- und Dichtfläche von einer öffnung (90; 104) in der Dichtungsplatte zu einer benachbarten öffnung (92; 106) in der Dichtungsplatte führen, in der ein anderer Fluiddruck herrscht.

   7. Dichtungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (120, 122) in der Auflage- und Dichtfläche durch mindestens eine diese unterbrechende Ausnehmung (112, 114) hindurchgehen.

   8. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsplatte (50) wenigstens im Bereich einer ihrer Inseln (54a; 108, 110) mindestens einen sie in voller Stärke durchquerenden und an der Auflage- und Dichtfläche (5 6) unter deren Unterbrechung mündenden Kanal (68, 76; 116, 118; 127) enthält.

   9. Dichtungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (68, 76; 116, 118) in der Dichtungsplatte (50) jeweils an einer die Auflage- und Dichtfläche (56) unterbrechenden Ausnehmung (66, 74; 112, 114) beginnen und an der der

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   -f 54· -

   Auflage- und Dichtfläche abgewandten Stirnseite (69) der Dichtungsplat-te münden.

   10. Dichtungsanordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungen der Kanäle (66, 74; 116, 118; 12 7) durch die Dichtungsplatte (50) an der der Auflage- und Dichtfläche (56) abgewandten Stirnseite (69) der Dichtplatte innerhalb eines von einem geschlossenen Dichtungselement (70, 78) umschlossenen Gebiets dieser Stirnseite liegen.

   11. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf die der Auflage- und Dichtfläche (56) abgewandte Stirnseite (69) der Dichtungsplatte (50) mindestens ein Dichtungselement (72) aufgebracht ist, das ein Gebiet dieser zweiten Stirnseite der Dichtungsplatte umschließt, das als einen Teilbereich eine öffnung (58) in der Dichtungsplatte und als weitere Teilbereiche Teile der an diese öffnung angrenzenden Inseln (54a) der Dichtungsplatte umfaßt.

   12. Dichtungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (58, 60; 90, 92; 104, 106; 125, 126; 134, 136) in der Dichtungsplatte (50) und die.sie auf der der Auflage- und Dichtfläche (56) abgewandten Stirnseite (69) der Dichtungsplatte umgebenden Dichtungselemente (72) so zueinander liegen, daß wenigstens eine nicht von einem Dichtungselement umschlossene öffnung von allen durch ein Dichtungselement umschlossenen öffnungen durch wenigstens eine der Inseln (54a; 94, 96; 108, 110; 138, 140) der Dichtungsplatte getrennt ist.

   13. Dichtungsanordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungen der Kanäle (66, 74; 116, 118; 12 7) durch die Dichtungsplatte (50) an der der Auflage- und Dichtfläche (56) abgewandten Stirnseite der Dichtungsplatte jeweils innerhalb des von einer eine öffnung (58; 90; 104;

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   125; 134) in der Dichtungsplatte auf dieser Stirnseite umgebenden Dichtungselements (72) umschlossenen Gebiets liegen.

   IU. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage- und Dichtfläche im Bereich mindestens einer der Inseln (140) der Dichtungsplatte durch wenigstens eine von einer Öffnung (125, 126; 134) in der Dichtungsplatte ausgehende und in deren Verlängerung in Richtung auf eine benachbarte Öffnung (125, 126; 136) in der Dichtungsplatte verlaufende Eindrehung (12 3, 124) oder Ausnehmung (144) unterbrochen ist.

   15. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (58, 60; 90, 92; 104, 106; 125, 126; 134, 136) in der Dichtungsplatte (50) auf einem gemeinsamen Kreis um die zentrale Achse der Dichtungsplatte liegen.

   16. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (58, 60; 90, 92; 104, 106; 125, 126; 134, 136) in der Dichtungsplatte (50) jeweils einen nieren- oder bananenFormigen Querschnitt aufweisen.

   17. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsplatte (50) zwei durchgehende öffnungen (58, 60; 90, 92; 104, 106; 125, 126; 134, 136) und zwei diese öffnungen voneinander trennende Inseln (54a; 94, 96; 108, 110; 138, 140) aufweist.

   18. Dichtungsanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden öffnungen (58, 60; 90, 92; 104, 106; 125, 126; 134, 136) die eine zusammen mit je einem Teil der beiden"^a*^an angrenzenden Inseln (54a; 94, 96; 108, 110; 138, 140) inner-

   -. halb des von einem Dichtungselement (72) auf der der Auflage-

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   und Dichtfläche (56) abgewandten Stirnseite (69) der Dichtungsplatte (50) umschlossenen Gebietes und die andere außerhalb davon liegt.

   19. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Auflage- und Dichtfläche (5 6) abgewandten Stirnseite (69) der Dichtungsplatte (50) ein
   entlang deren Außenrand verlaufendes Dichtungselement (8H)
   angeordnet ist.

   20. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsplatte (50) eine sie durchquerende zentrale öffnung (82) enthält.

   21. Dichtungsanordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Auflage- und Dichtfläche (56) abgewandten
   Stirnseite (69) der Dichtungsplatte (50) ein deren zentrale
   öffnung (82) umgebendes Dichtungselement (8Ό) angeordnet ist.

   22. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der der Auflage- und Dichtfläche (56) abgewandten Stirnseite (69) der Dichtungsplatte
   (50) angeordneten Dichtungselemente (70, 72, 78, 80, 8U; 128) sämtlich als 0-Ringe aus elastomerem Material ausgebildet
   sind.

   23.Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage- und Dichtfläche (56)
   unmittelbar auf einer Stirnseite der Dichtungsplatte (50)
   ausgebildet ist.

   2U. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage- und Dichtfläche (56) auf der freien Oberfläche eines auf eine Stirnseite (52) der Dichtungsplatte (50)aufgebrachten blattförmigen Dichtungselements

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   (54; 88; 102; 132) ausgebildet ist.

   25. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zum Abdichten von rotierenden Endflächen (212, 214) in einer Vorrichtung für einen Energieaustausch zwischen zwei Fluiden einerseits und den ihnen gegenüberstehenden Endflächen der stationären Bauteile (234, 2 36) dieser Vorrichtung andererseits in der Weise, daß ihre Dichtungsplatte unter Fluchten ihrer Öffnungen mit Fluideinlässen bzw. Fluidauslässen (254, 279 bzw. 262, 272) in einem stationären Bauteil auf dieses drehfest, aber axial verschiebbar aufgekeilt ist, während die Auflage- und Dichtfläche der Dichtungsplatte an einer rotierenden Endfläche zu abdichtender Anlage kommt und einen Fluidübergang von und zu an dieser Endfläche mündenden Bohrungen (208, 210) nur unter deren Verbindung mit den Fluideinlässen bzw. Fluidauslässen zuläßt.

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