DE2554217A1

DE2554217A1 - Beruehrungslose dichtung

Info

Publication number: DE2554217A1
Application number: DE19752554217
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr Christ; Lajos Dipl Ing Kantor; Helmut Lehmann; Helmut Miller
Original assignee: Escher Wyss AG
Current assignee: Sulzer Escher Wyss AG
Priority date: 1975-08-29
Filing date: 1975-12-03
Publication date: 1977-03-10
Also published as: SE7609543L; NO149118B; CH598514A5; YU206776A; FR2322313A1; PT65483B; FR2322313B1; ATA914875A; AR210151A1; GB1563719A; SE423437B; PT65483A; AU516030B2; NO149118C; JPS5229558A; DE2554217B2; DE2554217C3; BR7605655A; NO762953L; IT1067950B

Description

P 4932/St/rr.m

Escher Wyss Aktiengesellschaft, Zürich Berührungslose Dichtung

Die Erfindung betrifft eine berührungslose Dichtung zwischen einem rotierenden Teil-und einem feststehenden Teil, an dem ein die

mindestens

Rotationsachse umschliessender,/zwei zu dieser Achse konzentrische Dichtflächen aufweisender Dichtkörper verschiebbar angeord-

in diesem Dichtkörper
net ist, wobei/zwischen zwei benachbarter^ Dichtflächen eine gegen den

rotierenden Teil offene, mit einer Sperrmediumzufuhr verbundene Druckkammer gebildet ist und der Dichtkörper mittels einer Druckkraft gegen eine am rotierenden Teil befindliche Dichtfläche so angedrückt wird, dass zwischen den zusammenwirkenden Dichtflächen Spalte freibleiben, durch die Sperrmedium entweicht.

Eine solche Dichtung ist aus der US-PS 3 606 568 bekannt. Dabei
handelt es sich um die Abdichtung einer Wasserturbine, wobei die Dichtflächen auf einem grossen Radius liegen, z. B. 2 bis 5 m,
und die Relativgeschwindigkeit zwischen feststehendem Teil und rotierendem Teil bis zu 150 m/sek betragen kann. Als Sperrmedium
dient gefiltertes Wasser, was ein Ausströmen von eventuell sandhaltigem Wasser aus dem Turbinengehäuse verhindert. Das Sperrmedium wird der Druckkammer ungedrosselt zugeführt, wobei der Druck des Sperrmediums in der Druckkammer konstant ist. Die Spaltweite

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zwischen den Dichtungsflächen soll sich auf eine Gleichgewichtsweite einstellen, weil die spaltöffnende Kraft, hervorgerufen durch den Druck des Sperrmediums im Spalt, mit zunehmender Durchflussgeschwindigkeit abnimmt, also auch mit zunehmender Spaltweite. Dies wegen des Bernoullischen Gesetzes, wonach der Drück eines Mediums quadratisch mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit abnimmt. Mit dieser Dichtung sind also nur relativ grosse Spaltweiten möglich, was mit entsprechenden Verlusten an Sperrmedium verbunden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zug'runde, die eingangs genannte Dichtung so zu verbessern, dass sie mit sehr kleinen Spaltweiten im Gleichgewichtszustand arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Druckkammer mittels diese durchquerender Stege in mehrere, über den Umfang des Dichtkörpers verteilte Einzelkammern unterteilt ist,

-und- dass die E-ir. ze !kammern je über mindestens eine Drosselstelle mit der Sperrmediumzufuhr verbunden sind.

Durch diese Gestaltung der Dichtung wird also die bisher in Umfangsrichtung durchlaufende Druckkammer in eine Vielzahl kleiner Einzelkammern unterteilt, wobei der Druck des Sperrmediums in der

infolge

einzelnen Kammer/der vorgeschalteten Drosselstellen bei sich ändernder Spaltweite variiert. Wenn bei der neuen Dichtung die Spaltweite grosser wird, so entweicht mehr Sperrmedium, wobei der Druck dieses Mediums in der betreffenden Einzelkammer infolge der Drosselwirkung fällt. Dadurch werden die spaltöffnenden Kräfte kleiner,

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der

während die spaltverengenden Kräfte, von/auf den Dichtkörper wirkenden Druckkraft hervorgerufen, konstant bleiben. Auf diese Weise kommt eine stabile Gleichgewichtslage des Dichtkörpers bei sehr geringer Spaltweite zustande. Dieser die Spaltweite eindeutig bestimmende Mechanismus arbeitet über den ganzen Umfang der Dichtung in gleicher Weise, denn wegen der Stege zwischen den Einzelkammern werden in Umfangsrichtung verlaufende Ausgleichsströmungen von ei- " ner Einzelkammer zur nächsten vermieden. Damit stellt sich die Dichtung über den ganzen Umfang gleichmässig auf die gewünschte Spaltweite ein, und zwar auch dann, wenn die Dichtfläche des rotierenden Teils nicht .völlig eben, sondern etwas gewellt ist. Diese Anpassungsfähigkeit der Dichtung an Unebenheiten der Dichtflächen am rotierenden Teil setzt eine gewisse Biegeweichheit des Dichtkörpers voraus, die jedoch im allgemeinen im Hinblick auf den grossen Abdichtungsradius vorhanden ist, auch wenn der Dichtkörper aus den üblichen metallischen Maschinenbauwerkstoffen hergestellt ist. Da die neue Dichtung also mit engeren Spaltweiten als die bekannte Dichtung arbeitet, sind die Verluste an Sperrmedium entsprechend geringer, so dass die Dichtung mit besserer Wirtschaftlichkeit angewendet werden kann.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist im feststehenden Teil eine an den Dichtkörper grenzende Kammer vorgesehen, an die die Sperrmediumzufuhr angeschlossen ist, so dass das Sperrmedium auch die Andrückkraft auf den Dichtkörper ausübt. Hierdurch vereinfacht sich der konstruktive Aufbau der Dichtung, da eine besondere Druckiaediumzufuhr entfällt.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Dicht-

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körper aus mehreren geraden Teilstücken zu einem polygonförmigen Ring zusammengesetzt, der in einer entsprechend geformten Ringnut im feststehenden Teil axial geführt ist. Wenn bei dieser Ausführungsform zwischen den geraden Teilstücken gummielastische Zwischenstücke angeordnet sind, ergibt sich eine besonders biegeweiche Ausführungsform des Dichtkörpers.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch den unteren Teil

einer berührungslosen Dichtung gemäss der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Dichtung entsprechend der

Linie II - II in Fig. 1,

Fig. 3 ein Diagramm,

Fig. 4 einen vertikalen Schnitt durch eine andere Ausführungsform der berührungslosen Dichtung,

Fig. 5a bis 5c den Dichtkörper gemäss Fig. 4 mit darauf wirkenden

Kräften und Momenten,

Fig. 6 in perspektivischer Darstellung eine abgewandelte

Ausführungsform des Dichtkörpers nach Fig. 4, ·

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Fig. 7 einen vertikalen Schnitt durch eine weitere Ausführung s form der Dichtung_/

Fig. 8 einen Schnitt entsprechend der Linie VIII - VIII

in Fig. 7,

Fig. 9 einen vertikalen Schnitt durch den unteren Teil

einer weiteren Ausführungsform der Dichtung,

Fig. 10 ein Diagramm zur Dichtung gemäss Fig. 9,

Fig. 11 einen vertikalen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Dichtung_/

Fig. 12 einen vertikalen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Dichtung,

Fig. 13 eine, abgewandelte Einzelheit zur Dichtung nach

Fig. 12 und

Fig. 14 eine Ansicht des Dichtkörpers nach Fig. 12

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Gemäss Fig. 1 ist mit 101 ein rotierender Teil, z. B. der Läufer einer Wasserturbine, und mit 103 ein feststehender Teil, z. B. das Gehäuse der Wasserturbine bezeichnet. Die nicht dargestellte Rotationsachse des rotierenden Teils 101 befindet sich in Fig. 1 oberhalb der Teile 101 und 103. Ίιη feststehenden Teil 103 ist eine Ringnut 104 vorgesehen, die sich konzentrisch zur Rotationsachse durch den Teil 103 erstreckt. In der Ringnut 104 ist ein Dichtkörper in axialer Richtung geführt, der mit seiner in Fig. 1 linken Stirnfläche zwei zur Rotationsachse konzentrische Dichtflächen 114 und 115 bildet, die mit einer am rotierenden Teil 101 befindlichen Dichtfläche 102 berührungslos zusammenwirken. In Fig. 1 befindet sich also oberhalb der Dichtfläche 114 ein Raum 106, in dem ein höherer Druck herrscht als in dem Raum 107, der sich in Fig. 1 unterhalb der Dichtfläche 115 befindet und z. B. mit der Atmosphäre in Verbindung steht.

Im Dichtkörper 105 ist ein Verteilraum 109 für ein Sperrmedium vorgesehen, das über eine zweckmässig flexibel ausgebildete Leitung 108 zugeführt wird. Der Verteilraum 109 ist auf seiner in Fig. 1 rechten Seite durch einen Deckel 110 verschlossen. Vom Verteilraum

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109 führen Drosselbohrungen 111 au einzelnen Druckkammern 112, die in der in Fig. 1 linken Stirnfläche des Dichtkörpers 105 ausgebildet sind. Wie Fig. 2 zeigt, sind die einzelnen Druckkammern 112 durch zwischen ihnen angeordnete Stege 113 unterteilt und über den Umfang des Dichtkörpers 105 gleichmässig verteilt angeordnet. Die Stege erstrecken sich von der Ebene der Dichtflächen 114 und 115 aus in axialer Richtung über die ganze Tiefe der Druckkammer 112.

In Fig. 1 rechts vom Deckel 110 ist innerhalb der Ringnut 104 ein elastischer Schlauch 118 angeordnet, der in nicht dargestellter Weise mit einer Druckmediumzufuhr verbunden ist. Mit 116 und 117 sind Lippendichtungen bezeichnet, die am feststehenden Teil 103 befestigt sind und mit ihren Lippen am Dichtkörper 105 anliegen, so dass kein Medium aus den Räumen 106 und 107 in die Nut 104 gelangen kann.

Die berührungslose Dichtung wirkt wie folgt: Durch das dem Schlauch 118 zugeführte Druckmedium, z. B. Wasser, wird der Dichtkörper in Richtung gegen die Dichtfläche 102 des rotierenden Teils 101 gedrückt. Ueber die Leitung 108 wird dem Verteilraum 109 ein Spe-^rmedium, ζ. B. gefiltertes Wasser zugeführt, das über die Drosselbohrungen 111 in die einzelnen Druckkammern 112 gelangt. Der Druck des Druckmediums und der Druck des Sperrmediums werden auf nicht dargestellte, bekannte Weise in Abhängigkeit vom Druck im Raum geregelt. Der Raum 107 .kann als mit der Atmosphäre verbunden betrachtet werden. Wird der Druck im Raum 106 als konstant vorausgesetzt, so ist auch der Druck des Druckmediiyns im Schlauch 118 in-

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folge der erwähnten Regelung konstant, d. h. der Dichtkörper 105 wird mit einer konstanten Kraft in Fig. 1 nach links verschoben, so dass die Spalte zwischen den Dichtflächen enger werden. Diese konstante Kraft ist im Diagramm gemäss Fig. 3 durch die Gerade 20 dargestellt. Das über die Leitung 108 dem Verteilraum 10.9 mit konstantem Druck zugeführte Sperrmedium gelangt über die Drosselbohrungen 111 in die einzelnen Druckkammern 112, von wo aus das Sperrmedium über die Spalte zwischen den Dichtflächen 102 und 114 bzw. 115 in die Räume 106 bzw. 107 entweicht. Hierdurch ist also vermieden, dass eventuell mit Sand verunreinigtes Wasser aus dem Raum 106 in den Raum 107 gelangen kann. Das Sperrmedium baut in den einzelnen Druckkammern 11? und in den beiden Dichtspalten einen Gegendruck auf und damit auch eine Gegenkraft, deren Verlauf über der Spaltweite in Fig. 3 durch die Kurve 21 dargestellt ist und die also abhängig von der Spaltweite ist. Bei grosser Spaltweite fliesst mehr Sperrmedium aus den Druckkammern 112 über die Dichtspalte ab, so dass der Druckabfall in den Drosselbohrungen 111 gross ist. Da voraussetzungsgemäss der Druck im Verteilraum 109 durch die Regelung konstant gehalten wird, sinkt der Druck in den Druckkammern 112 mit grösserwerdendem Spalt ab und steigt mit kleinerwerdendem Spalt an. Es stellt sich somit bei einem Druck 22 (Schnittpunkt der Kurven 20 und 21) eine stabile Gleichgewichtslage des Dichtkörpers 105 mit einer bestimmten Spaltweite ein. Durch entsprechendes Dimensionieren der radialen Breite der Dichtflächen 114 und 115, der Länge der einzelnen Druckkammern 112 in Umfangsrichtung und der Drosselbohrungen 111 kann die der stabilen Gleichgewichtslage zugehörende Spaltweite auf ein gewünschtes kleines Mass gebracht werden.

Bei'der Ausführungsform nach Fig. 4 dient das Sperrmedium zugleich

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als Druckmedium. Das Sperrmedium wird hierbei durch eine Bohrung 408 im feststehenden Teil 403 einem Verteilraum 409 zugeführt, der hier vom in Fig. 4 rechten Abschnitt der Ringnut 404 gebildet wird. Der Dichtkörper 405 weist axiale Bohrungen 419 auf, die mit je einer düsenartigen Verengung 411 als Drosselstelle versehen sind und in je eine Druckkammer 412 münden. Der feststehende Teil ist mit 401 und seine Dichtfläche mit 402 bezeichnet, die mit den Dichtflächen 414 und 415 am Dichtkörper 405 zusammenwirken. Mit 413 ist ein Steg zwischen zwei Druckkammern 412 bezeichnet. Ausser den Lippendichtungen 416 und 417 sind noch Dichtungen 424, 425, 426, 427 und 428_;z. B. O-Ringe,vorgesehen, die in entsprechenden Nuten des Dichtkörpers 405 eingelassen sind und an der Wand der Nut 404 anliegen. Die Nut 404 und der Dichtkörper 405 sind in diesem Beispiel mit einem Absatz versehen, so dass dazwischen oberhalb des Dichtkörpers 405 ein Raum 430 und unterhalb des Dichtkörpers ein Raum 432 gebildet wird. Diese beiden Räume sind durch Bohrungen 431 miteinander verbunden. Der Raum 432 ist über eine Leckleitung 433 mit dem Raum 407 oder mit Atmosphäre verbunden.

Zwischen den Dichtungen 424 und 425 existiert ein schmaler Spaltraum 429, der über eine Bohrung 440 mit der Bohrung 419 vor der Drosseldüse 411 verbunden ist, so dass im Spaltraum 429 auch der Druck des Sperrmediums im Verteilraum 409 wirkt.

Mit der beschriebenen Anordnung der Dichtungen 424 bis 428 wird erreicht, dass der Dichtkörper 405 in der Ringnut 404 quasi schwimmt, so dass alle Dichtungen 424 bis 428 kräftefrei sind und somit einem Gleiten des Dichtkörpers 405 in der Nut keinen nennenswerten Widerstand entgegensetzen. Im übrigen ist die VJirkungsweise der

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berührungslosen Dichtung zwischen den Dichtflächen 402, 414 und 415 gleich derjenigen der Dichtung gemäss Fig. 1 und 2.

Die Lage der Dichtungen 424 bis 428 wird so festgelegt, dass der Dichtungskörper 405 im Gleichgewicht ist, wie dies in Fig. 5a bis 5c dargestellt ist. Gemäss Fig. 5a wirken auf die beiden Stirnflächen des Dichtungskörpers 405 jeweils der Druck des Sperrmediums mal der Fläche. Auf die untere Begrenzungsfläche des Dichtkörpers 405 wirken gemäss Fig. 5b ebenfalls der Druck des Sperrmediums mal die entsprechenden Flächen und auf die obere. Begrenzungsfläche rechts der Dichtung 427 der Druck des Sperrmediums mal der entsprechenden Fläche und links der Dichtung 428 der Druck des Mediums im Raum 406 mal der entsprechenden Fläche. In Fig. 5c ist die Momentengleichgewichtsbedingung wiedergegeben, d. h. die Grossen ""Druck" mal ^ltFläche™ mal "Hebelarm". Als Drücke sind dabei nur die Ueberdrücke gegenüber Atmosphäre eingesetzt.

Bei der Bestimmung der Lage der Dichtungen 424 bis 428 kann insbesondere bei grösseren Maschinen eine Korrektur notwendig sein, die sich durch geodätisch bedingte Druckunterschiede zwischen dem unteren und dem oberen Teil der betreffenden Dichtung ergeben. Die Ausführungsform nach Fig. 4 hat den besonderen Vorteil, dass sie eine relativ grosse axiale Verschiebung des rotierenden Teils 401 zulässt. Die Grösse dieser Verschiebung ist in Fig. 4 mit dem doppelten Pfeil 431 bezeichnet. Die Lage der der Dichtfläche 402 am nächsten befindlichen Dichtung 424 sowie die Tiefe der Räume 430 und 432 sind dabei so zu wählen, dass beim Verschieben des Dichtkörpers 405 weder die Dichtung 424 die Ringnut 404 verlässt, noch der Dichtkörper 405 an den 'die Räume 430 und 432 begrenzenden Absatz im feststehenden Teil

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403 anstösst.

Es ist auch bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 möglich, den Dichtungen 424 bis 428 entsprechende Dichtungen vorzusehen, so dass der Dichtkörper 105 ohne nennenswerten Widerstand axial hin- und hergleiten kann.

Bei den Ausführungsformen nach Fig. 1 und 4 erstreckt.sich der Dichtkörper 105 bzw. 405 als einstückiger Ring innerhalb der Ringnut 104 bzw. 404. Abweichend von dieser Ausführungsform ist gemäss Fig. 6 der Dichtkörper 605 aus mehreren geraden Teilstücken 655 zu einem Körper in Form eines Polygons zusammengesetzt. Die einzelnen Druckkammern 612 des Dichtkörpers 605 entsprechen entweder einem Teilstück 655 oder es können auch mehrere Druckkammern einem Teilstück 655 zugeordnet sein. An den Enden sind die Teilstücke 655 über keilförmige elastische Zwischenstücke 656 miteinander verbunden. Die keilförmigen Stücke können z. B. aus Gummi bestehen und mit den Teilstücken 655 durch Vulkanisation verbunden sein. Hierdurch ergibt sich eine ^besonders biegeweiche Ausführungsform des Dichtkörpers 605, so dass er-sich sehr gut unter Einhaltung des gewünschten Spaltes an Abweichungen der Dichtfläche am rotierenden Teil anpassen kann.

Wenn die gerade Länge eines Teilstückes 655 zu gross wird, kann dieses selbst nochmals unterteilt werden. Diese einzelnen Stücke werden dann zu jeweils einem Teilstück zusammengebaut, indem sie über Löcher 663 und unter Zwischenschaltung einer Flachdichtung 665 durch nicht dargestellte Schrauben verbunden werden.Die Schrauben' sind durch die rechteckigen Aussparungen 631 zugänglich. Zwi-

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sehen den Aussparungen 631 erstrecken sich die Zuführbohrungen 610 für das Sperrmedium. Im Bereich der Trennfuge sind die einzelnen Stücke noch durch in der betreffenden Druckkammer vorgesehene Laschen 664 miteinander verbunden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 7 und 8 wird mit getrenn- · ten Sperr- und Druckmedien .gearbeitet, ähnlich dem Aus:£ührungsbeispiel nach Fig. 1 und 2. Der Dichtkörper 705 ist als selbsttragender, in Umfangsrichtung jedoch relativ biegeweicher Ring ausgebildet. Er hängt - gegen Drehung in Umfangsrichtung gesichert - am feststehenden Teil 703 an drei Pendelstützen 772 und 773, von denen in Fig. 8 nur zwei sichtbar sind. Für die Zufuhr des Sperrmediums ist eine nachgiebige Leitung 708 am Verteilraum 7 09 angeschlossen. In der Trennwand zwischen dem Verteilraum 709 und den Druckkammern 712 ist je eine Drosselstelle 711 vorgesehen. Zum Bewegen des Dichtkörpers 705 in Richtung auf die Dichtfläche 702 am rotierenden Teil 701 ist ein elastischer Schlauch 718 vorgesehen, der mit einer einstellbaren Druckmediumzufuhr versehen ist. Beim

die Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 bestehen die/Dichtflächen 714 und 715 aufweisenden Ringkörper 734 bzw. 735 aus einem gute Trockenlaufeigenschaften aufweisenden Kunststoff, z. B. Niederdruck-Polyäthylen, wogegen die die einzelnen Druckkammern 712 trennenden Stege 713 aus dem selben Werkstoff bestehen wie der Dichtkörper 705. Die Ringkörper 734 und 735 sind in geeigneter Weise auf dem Dichtkörper 705 befestigt.

Die Wirkungsweise der Dichtung ist genau gleich derjenigen nach Fig. 1 und 2.

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Gemäss Fig. 9 ist der rotierende Teil mit 901 und seine Dichtfläche mit 902 bezeichnet. Im feststehenden Teil 903 ist der Dichtkörper 905 angeordnet, dem über eine flexible Leitung 908 das Sperrmedium zugeführt wird. Vom Verteilraum 909 im Dichtkörper 905 führen Drosselbohrungen 911 zu den einzelnen übei den Umfang verteilten Druckkammern 912. Der Dichtkörper 905 weist in diesem Fall drei zur Rotationsachse konzentrische Dichtflächen 914, 915 und 9.15' auf, wobei die Druckkammern 912 zwischen den Dichtflächen 914 und 915 und weitere Druckkammern 912', ebenfalls über den Umfang des Dichtkörpers verteilt, zwischen den Dichtflächen 915 und 915' liegen. Die Druckkammern 912' sind jedoch nicht über eigene Drosselstellen direkt mit dem Verteilraum 909 verbunden. Zwischen den Begrenzungsflächen der Ringnut 904 und dem Dichtkörper 905 sind zwei in" Umfangsrichtung verlaufende elastische Schläuche 946 und 947 vorgesehen, die mit einem Druckmittel gefüllt sind. Diese Schläuche 946 und 947 bewirken eine Bewegung des Dichtkörpers 905 in Richtung auf die Dichtfläche 902 am rotierenden Teil 901. Ausserdem übernehmen diese Schläuche die Abdichtfunktion zwischen der Ringnut 904 und dem Dichtkörper 905. Schliesslich haben die Schläuche 946 und 947 noch die Aufgabe, auch die seitlichen Kräfte, die durch den Druck im Raum 906 auf den Dichtkörper ausgeübt werden, aufzunehmen, indem der Druck im Schlauch 947 grosser gewählt wird.als derjenige im Schlauch 946. Die Führungsschulter 980, die sich nur über die untere Hälfte des Umfangs der Ringnut 904 erstreckt, hat somit nur eine ganz geringe Kraft aufzunehmen, so dass die Reibungskräfte des axial beweglichen Führungskörpers 905 dessen Bewegungsspiel nicht nennenswert stören. Die Dimensionen der Schläuche 946 und 947 und die Drücke in diesen Schläuchen sind so gewählt, dass der Dichtkörper 905 auch hinsichtlich dar auf ihn wirkenden Momente im Gleich-

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gewicht ist.

Der von dem Druckmedium in den Schläuchen 946 und 947 verursachten Bewegung des Dichtkörpers 905 wirken im Betrieb der Dichtung die Drücke des Sperrmediums in den Druckkammern 912 und 912' sowie in den Spalten zwischen der rotierenden Dichtfläche 902 einerseits und den Dichtflächen 914, 915 und 915' andererseits entgegen. Der Druckverlauf in den Druckkammern und den drei Spalten ist in dem Diagramm in Fig. 9 links wiedergegeben, in dem auch der Druck in den Schläuchen 946 und 947 eintetragen ist. Das Sperrmedium hat also in den Druckkammern 912 den höchsten Druck, der über der Dichtfläche 914 auf den Druck im Raum 906 abfällt. In der anderen Richtung fällt der Druck über der Dichtfläche 915 auf einen mittr leren Druck ab, der. in den Druckkammern 912' herrscht, vonwo aus der Druck über die Dichtfläche 915' auf den Druck im Raum 907 ausserhalb"der Maschine abfällt, der im allgemeinen dem Atmosphärendruck entspricht. In Fig. 10 sind die Drücke im Raum 906 und in den Schläuchen 946 und 947 sowie die Stützkraft K der Führungsschulter 980 wiedergegeben.

Wenn der Spalt zwischen der Dichtfläche des rotierenden Teils 901 und den Dichtflächen des Dichtkörpers 905 kleiner wird, steigt der Druck in der Druckkammer 912 und 912' an, was den Dichtkörper 905 wieder in die Gleichgewichtslage mit der vorbestimmten Spaltweite zurückbringt.

Falls der Dichtkörper 905 zum Verkanten neigen will, indem z. B. der Spalt zwischen den Dichtflächen 902 und 914 kleiner und der

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Spalt zwischen den Dichtflächen 902 und 9.15' grosser wird, so fällt der Druck in den Druckkammern 912', während der Druck in den Druckkammern 912 steigt. Hierdurch entsteht ein Moment, das den Dichtkörper 905 wieder in die richtige Gleichgewichtslage zurückbringt.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Dichtkörper als kreisförmiger Ring oder auch als Polygonring ausgebildet sein.

Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 11 zeichnet sich durch eine konstruktiv einfache Bauweise aus, da zum Aufbringen der Andrückkraft weder das Sperrmedium noch ein Druckmedium dient, sondern die Vorspannung von Federelementen aus einem gummielastischen Werkstoff. In Fig. 11 ist der rotierende Teil mit 1101 und dessen Dichtfläche mit 1102 bezeichnet. In einer Ringnut 1104 des feststehenden Teils 1103 ist ein Dichtkörper 1105 angeordnet, der aus zwei ineinandergeschachtelten Teilen 1181 und 1182 besteht, die z.

dicht
B. durch Yerkleben/rniteinander verbunden sind. Der Teil 1181 des Dichtkörpers ist über Gummiblöcke 1183 und 1184 mit dem feststehenden Teil 1103 dicht verbunden, z. B. durch Vulkanisation. An den Teil 1181 ist eine Leitung 1108 für die Zufuhr des Sperrniediums angeschlossen, an die sich ein im Teil 1182 erstreckender Kanal 1119 anschliesst, der über eine Drossel 1111 in die Druckkammer 1112 mündet. Solche Sperrmediumzufuhren sind also auch für die weiteren, über den Umfang des Dichtkörpers 1105 verteilten Druckkammern vorgesehen. Aehnlich wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 weist der Dichtkörper 1105 drei konzentrische Dichtflächen 1114, 1115 und 1115' auf, wobei zwischen den beiden zuletztgenannten Dichtflächen weitere Druckkammern 1112^fvorgesehen sind.

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Im Betrieb der Dichtung baut sich in den Druckkammern- 1112 und 1112' jeweils ein Druck auf, der den Dichtkörper 1105 von der Dichtfläche 1102 wegdrückt, während die entgegengesetzt wirkende Andrückkraft aus der Vorspannung der Gummiblöcke 1183 und 1184 resultiert, deren gegen den Dichtkörper 1105 gerichtete Schenkel bei kleinerwerdendem Druck in den Druckkammern sich zur Dichtflä-· ehe 1102 hin verschieben. Die Gummiblöcke 1183 und 1184 übernehmen zugleich die Abdichtfunktion, so dass kein Medium aus dem Raum 1106 in die Ringnut 1104 gelangen kann.

In den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen wirkten die berührungslosen Dichtungen in axialer Richtung. Bei den Ausführungsbeispielen gemäss Fig. 12 bis 14 ist die berührungslose Dichtung für radial wirkende Dichtung ausgebildet. Gemäss Fig. 12 ist der rotierende Teil mit 1201 und dessen Dichtfläche mit 12 02 bezeichnet, wobei diese Flächen die Form eines Krejszylinders aufweisen. Der feststehende Teil ist mit 1203 bezeichnet und weist eine den Dichtkörper 1205 aufnehmende Ringnut 1104 auf. Der Dichtkörper 1205 ist auf seiner Aussenseite auf einem Schlauch 1218 abgestützt, der mit einer nicht gezeichneten Druckmediumzufuhr versehen ist.

Der Dichtkörper 1205 weist drei Dichtflächen 1214, 1215 und 1215'

im Dichtkörper
auf, wobei/zwischen jeweiLs benachbarten Dichtflächen einzelne, übe] den Umfang des Körpers verteilte Druckkammern 1212 und 1212' gebildet sind. Die Druckkammern 1212 sind jeweils über mindestens einen, eine Drosselstelle 1211 aufweisenden Kanal 1219 mit einer Sperrmediumzufuhr 1208 verbunden. Die einzelnen Druckkammern 1212 und 1212' sind durch axial verlaufende Stege voneinander getrennt. In Fig. 12 links der Dichtfläche 1214 befindet sich der Raum 1206, der' einen hohen Druck aufweist, während rechts der Dichtfläche

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1215^f sich der Raum 1207 niedrigeren Druckes befindet, der normalerweise mit der Atmosphäre verbunden ist.

Der Dichtkörper 1205 setzt sich aus einzelnen Segmenten zu einem ganzen Ring zusammen. Die einzelnen Segmente des Dichtkörpers sind beispielsweise, wie in Fig. 14 gezeigt, miteinander verbunden. Die Enden zweier Segmente 1205' sind abgesetzt ausgebildet und überlap-

der

pen einander in ümfangsrichtung. Im Bereich/sich überlappenden Enden sind zur Verbindung der Segmente Schrauben 1286 vorgesehen, deren Bolzen in einem der beiden Segmente von einem Loch 1287 mit entsprechend grossem Spiel umgeben ist. Dank diesem Spiel ist es möglich, dass der Dichtkörper seinen Umfang etwas verändern kann, z. B. unter dem Einfluss von Wärmedehnungen, ohne dass sich die Segmente dabei verspannen. Damit die Fuge 1288 zwischen den sich überlappenden Enden der Segnente sich unter dem Einfluss des Drucks im Raum 1206 schliesst, ist die dem Raum 1207 zugewendete Seitenfläche 1289 eines Segmentes gegenüber der Seitenfläche 1289 des benachbarten Segmentes etwas zurückgenommen. Die Flächai der Fuge 1288 kommen somit sicher dicht aneinander zu liegen.

Damit die Segmente 1205' des Dichtkörpers sich zur jeweiligen Lage der Dichtfläche 1202 am rotierenden Teil ausrichten können, und zwar unabhängig von einer etwaigen Schiefstellung des feststehenden Teils 1203 gegenüber dem rotierenden Teil 1201, sind die Segmente an ihrer Seitenfläche 1289 jeweils über segmentförmige Kipplager 1291 am feststehenden Teil 1203. abgestützt. Um eine Kippbewegung der Läger 1291 zu ermöglichen,sind Kugeln 1292 vorgesehen, oder die segmentförmigen Teile weisen kugelförmige Ausbuchtungen

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auf, die in entsprechende Vertiefungen in der benachbarten Fläche der Ringnut 1204 ragen. Die kugeligen Auflagerpunkte jedes Kippsegmentes 1291 liegen auf einer Geraden. Eine andere Ausführungsform der Kipplager zeigt Fig. 13, gemäss der die Segmente des Dichtkörpers auf einem H-Profil 1293 abgestützt sind. Um das H-Profil 1293 biegeweich zu gestalten, so dass die beiden Flansche relativ zueinander schwenken können, ist der Steg des Η-Profils durchbrochen ausgebildet. Das H-Profil 1293 kann fest im feststehenden Teil 1203 verankert sein. In Fig. 13 ist der Einfachheit halber die Sperrmediumzufuhr nicht dargestellt.

Die Wirkungsweise der Dichtung ist im Prinzip gleich derjenigen nach Fig. 1 und 2.

Es ist auch möglich, abweichend von den beschriebenen Ausführungsformen in Fig. 9, 11 und 12 anstelle der Druckkammern 912, 1112 bzw. 1212 die diesen benachbarten Kammern 912', 1112' bzw. 1212' mit der Sperrmediumzufuhr über Drosselstellen zu verbinden oder auch jeweils beide Reihen von Druckkammern mit der Sperrmediumzufuhr Über" Dro~s.sels teilen zu verbinden. In beiden Fällen entweicht etwas mehr Medium durch die Spalte als bei den beschriebenen Ausführungsformen.

Es wird auch als-im Rahmen der Erfindung liegend angesehen, wenn die Andrückkraft zum Teil durch die'Kraft federnder Elemente und der restliche Teil durch ein Druckmedium und/oder Sperrmedium aufgebracht wird.

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Claims

P a t e η t a nsprüche

Qv Berührungslose Dichtung zwischen einem rotierenden Teil und einem feststehenden Teil, an dem ein die Rotationsachse umschliessender, mindestens zwei zu dieser Achse konzentrische Dichtflächen aufweisender Dichtkörper verschiebbar angeordnet ist, wobei in diesem Dichtkörper zwischen zwei benachbarten Dichtflächen eine gegen den rotierenden T.eil offene, mit einer Sperrmediumzufuhr verbundene Druckkammer gebildet ist und der Dichtkörper mittels einer Druckkraft gegen eine am rotierenden Teil befindliche Dichtfläche so angedrücktwird, dass zwischen den zusammenwirkenden Dichtflächen Spalte freibleiben, durch die Sperrmedium entweicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer mittels diese durchquerender Stege in mehrere, über den Umfang des Dichtkörper verteilte Einzelkammern unterteilt ist und dass die Einzelkammern je über mindestens eine Drosselstelle ifnit der Sperrmediumzufuhr verbunden sind.
2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper auf der seinen Dichtflächen abgewendeten Seite an einem elastischen, mit einer Zufuhr für ein Druckmedium versehenen Schlauch abgestützt ist, das die Andrückkraft auf den Dichtkörper ausübt.
3. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im feststehenden Teil eine an den Dichtkörper grenzende Kammer vorgesehen ist, an die die Sperrmediumzufuhr angeschlossen ist, so

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3,0

dass das Sperrmedium auch die Andrückkraft auf den Dichtkörper ausübte
4. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper als einstückiger Ring ausgebildet ist, der in einer entsprechend geformten Ringnut im feststehenden ' Teil axial verschiebbar angeordnet ist.
5. Dichtung nach-einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper aus mehreren geraden Teilstücken zu einem polygonförmigen Ring zusammengesetzt ist, der in einer' entsprechend geformten Ringnut im feststehenden Teil axial verschiebbar angeordnet ist.
6. Dichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den geraden Teilstücken gummielastische Zwischenstücke angeordnet sind.
7. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Ringnut und dem in dieser angeordneten Dichtkörper in Umfangsrichtung verlaufende berührende Dichtungen vorgesehen und derart angeordnet sind, dass der Dichtkörper quasi schwimmt.
8. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper als selbsttragender Ring ausgebildet und über Pendelstützen im feststehenden Teil aufgehängt ist.

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9. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen aus einem gute Trockenlaufeigenschaften aufweisenden Kunststoff bestehen.
10. Dichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut und der Dichtkörper in Richtung auf das den Dichtflächen abgewendete Ende im Querschnitt verjüngt ausgebildet sind und im Bereich dieser Verjüngung beiderseits des Dichtkörpers zwischen diesem und der Ringnut je ein elastische^/^igene Druckmittelzufuhr aufweisender Schlauch angeordnet ist.
11. Dichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper in Richtung auf den Raum niedrigeren Druckes und konzentrisch zur Rotationsachse weitere, über den Umfang verteilte Druckkammern und daran anschliessend eine weitere Dichtfläche aufweist.
12. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem feststehenden Teil und dem Dichtkörper federnde Elemente angeordnet sind, die die Andrückkraft auf den Dichtkörper ausüben.
13. Dichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die federnden Elemente aus gummieiastischem· Werkstoff bestehen.
14. Dichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die federnden Elemente in Form von an den rotierenden Teil 'und den Dichtkörper anvulkanisierten Blöcken ausgebildet sind.
15. -Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn-

zeichnet, dass die Dichtung mit in axialer Richtung zusammenwirkenden Dichtflächen versehen ist.
16. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Dichtung mit in radialer Richtung zusammenwirkenden Dichtflächen versehen ist.
17. Dichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper aus mehreren Ringsegmenten zusammengesetzt ist.
18. Dichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringsegmente so miteinander verbunden sind, dass der Umfang des Dichtkörpers sich dehnen und zusammenziehen kann.

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