DE2951273C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Spaltring-Dichtungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In hochdrehenden Maschinen wie z. B. Turbo-Kompressoren, Turbo- Generatoren, Hochgeschwindigkeits-Pumpen, Reifen-Wickelmaschi­ nen und Kops-Spulmaschinen, bei denen die Umfangsgeschwindig­ keit der Welle in der Größenordnung von 100 Metern pro Sekunde liegt, haben sich herkömmliche Gleitringdichtungen im allge­ meinen nicht bewährt (US-PS 31 44 253, US-PS 41 14 900). In der US-PS 30 15 506 ist ebenfalls eine Gleitring-Dichtung beschrieben. Diese Dichtung hat den Zweck, einen hohen Fluid­ druck im Innern eines Gehäuses gegen den Atmosphärendruck außerhalb des Gehäuses platzsparend abzudichten.

In der CH-PS 1 31 440 ist eine Radialdichtung beschrieben, die sowohl als Gleitringdichtung als auch als Spaltringdichtung wirkt, indem ein elastischer Dichtungsring abwechselnd gegen seinen starren Dichtungspartner gedrückt und davon abgehoben wird, so daß zeitweise ein gewisser Fluidstrom zwischen den Dichtungspartner hindurchtreten kann. Auf diese Weise wird ein den genannten Dichtungspartner vorgeordneter, eigentlich unmittelbar abzudichtender Spalt zwischen einem drehenden Bauteil und einem ruhenden Bauteil mittelbar abgedichtet. Die­ se Dichtung ist wegen ihres zeitweiligen Reibkontaktes und des dadurch begründeten erhöhten Verschleißes und Wärmean­ falls ihrer Dichtungspartner nicht für hohe Drehzahlen ein­ setzbar.

Selbst eine reine Spaltringdichtung erzeugt beträchtliche Scherkräfte in der Flüssigkeit zwischen den beiden sich gegen­ überliegenden Dichtflächen, und aufgrund des engen Arbeits­ spaltes dazwischen hat der Flüssigkeitsdurchfluß zwischen den Flächen oft unzureichende Wärmekapazität, um ein Herabsetzen dieses Energieverlustes ohne Überschreiten einer Temperatur bewirken zu können, welche die Eigenschaften des Flüssigkeits­ durchflusses gegensätzlich dauernd ändern würde. Darüber hin­ aus kann beispielsweise die in den flächigen Arbeitselementen von Klauenkupplungen und Bremsverzögerungssystemen erzeugte Wärme zur Verminderung der Kupplungs- und Bremskraft (Fading) führen, wenn die Wärme nicht schnellstens abgeführt wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Spalt­ ring-Dichtungsanordnung der einleitend angeführten Art, bei der die Kühlung der Dichtungspartner verbessert ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Spaltring­ dichtung sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 angeführt.

Durch diese Lösung wird zwecks zusätzlicher Kühlung hinter den Dichtungselementen ein geschlossener Fluidfilm erzeugt, der die Rückseite der Dichtungselemente gleichmäßig bedeckend über­ strömt, so daß derjenige Anteil der auf der vorderen Arbeits­ seite der Dichtungselemente erzeugten Wärme, der von der Ar­ beitsseite zu der Rückseite der Dichtungselemente gelangt, gleichmäßig abgeführt wird. Gleichzeitig erzeugt das entlang der Rückseite der Dichtungselemente strömende, unter Druckbe­ lastung stehende Fluid eine gleichmäßig auf der Rückseite ver­ teilte Gegendruckbelastung zu der auf der Vorderseite der Dich­ tungselemente wirkenden Arbeitsdruckbelastung mit der Folge, daß die Dichtungselemente nur der sich daraus ergebenden Dif­ ferenzdruckbelastung ausgesetzt sind. Daraus wiederum folgt, daß das oder die Dichtungselemente nur eine geringe Dicke auf­ zuweisen brauchen und demgemäß auch nur einen geringen Wärme­ durchgangswiderstand haben, was ebenfalls die Kühlung der Dichtungselemente verbessert.

Die in Verbindung mit der Druckbelastung erfolgende Durchbie­ gung des auslenkbaren Ringelementes gewährleistet die Ausbil­ dung eines Flüssigkeitsfilmes von beträchtlicher Stabilität (z. B. das Maß der Dickenschwankung des Flüssigkeitsfilmes im Verhältnis zu der Belastung), der zwischen den zusammenwirken­ den Dichtflächen gehalten wird, der die gleichmäßige Verteilung des rückwärtigen Kühlflusses sicherstellt. Dies ist von beson­ derer Bedeutung in radialen Spaltdichtungen, wo die Stabili­ tät entscheidend für eine befriedigende Funktion, da sie eine unterschiedliche Kühlung des Umfanges der Dichtungselemen­ te verhindert. Ferner wird der erfindungsgemäße rückwärtige, fluidführende Spalt präzise gesteuert, wodurch die Verwendung geringer Spaltweiten ohne merkliche Unterschiede über dem Umfang möglich und dadurch ein gleichmäßig verteilter und hoher Wärmeleitwert an der Rückseite der Dichtungselemente ge­ geben ist.

Weiterhin entfällt das Erfordernis einer genauen Fertigung der rückwärtigen, den Nebenfluidstrom begrenzenden Flächen. Diese Flächen können radialeben gefertigt sein, was einen relativ ein­ fachen Arbeitsgang darstellt. Sogar mit einem dünnwandigen Dichtungselement kann die dessen Rückseite gegenüberliegende, fluidbegrenzende Fläche in einer im wesentlichen ebenen Aus­ führung gefertigt werden, um eine angemessene Tragfähigkeit und Stabilität des rückwärtigen Fluidstromes zu gewährleisten.

Das oder die Dichtungselemente selbst können ebenfalls aus einem unter Druck auslenkbaren Bauteil bestehen. Ein solches Bau­ teil umfaßt z. B. ein Ringteil mit einem inneren und mit einem äußeren Ring, von denen einer axial verschieblich ist und die über ein elastisches Teil miteinander verbunden sind. Im Be­ trieb wird der verschiebliche Ring axial ausgelenkt.

Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung ist ebenso bei Dampf­ dichtungen anwendbar, bei denen die Schwierigkeit einer Steuerung an Stellen besteht, an denen eine Verdampfung statt­ findet, weil die Kühlung auf einen ausgewählten Umfangsbe­ reich mindestens eines der Dichtungselemente der Dampfdich­ tung gerichtet werden kann.

Die Erfindung erzeugt einen Fluidfluß, der proportional der vierten Potenz des Druckgefälles über den ringförmigen, zu­ sammenarbeitenden Dichtflächen ist, im Gegensatz zu der im linearen oder im Quadratwurzel-Verhältnis stehenden Beziehung, die in laminaren und turbulenten Strömungsdrosseln, wie z. B. Kapillarröhrchen, vorliegen, welche für die Kontrolle konventio­ neller hydrostatischer Lager verwendet werden.

Es sei angemerkt, daß in einem auslenkbaren Arbeits- bzw. Dichtungselement die Wirksamkeit der geometrischen Konvergenz zwischen den Arbeitsflächen der Dichtung bei der Erzeugung der Stabilität des Fluidfilms gemindert werden kann durch eine Abnahme der Viskosität, wenn der Spalt-Fluiddurchfluß in seiner Temperatur wächst. Durch die Erfindung werden die­ se nachteiligen Wirkungen der Viskositätsschwankungen kontrol­ liert.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher er­ läutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine erste Ausführungs­ form der Spaltdichtung,

Fig. 2 und 3 eine zweite bzw. eine dritte Ausführungsform der Spaltdichtung.

Fig. 1 zeigt ein Gehäuse 11, durch das eine rotierende Wel­ le 12 hindurchgeführt ist, wobei die Notwendigkeit besteht, zwischen einem Bereich 13 mit einer unter hohem Druck stehen­ den Flüssigkeit und einem Bereich 14 mit einer unter niederem Druck stehenden Flüssigkeit eine Dichtung vorzusehen.

Ein hinterer Stützring 20 ist mittels eines Halteteiles 20 a unter Belassung eines Spaltes gegenüber der Welle 12 in dem Gehäuse 11 befestigt, gegenüber letzterem mittels Dichtungen 23 abgedichtet und durch einen Stift 26 drehgesichert. Das in der Zeichnung rechte Ende des Stützringes 20 trägt ein Dichtungselement 21, das eine von zwei relativ zueinander umlaufenden Dichtflächen 25 einer radialen Spaltdichtung bildet.

Ein weiterer Stützring 16 ist mittels eines Befestigungstei­ les 16 a an der rotierenden Welle 12 befestigt, wobei das Be­ festigungsteil z. B. durch einen Schraubbolzen 18 mit der Wel­ le verbunden ist. Das Befestigungsteil 16 a besteht aus zwei miteinander verschraubten Teilen, und ringförmige Dichtungen 19 und 19 a verhindern eine Leckage zwischen der Welle und dem Befestigungsteil. Das in der Zeichnung linke Ende des Stützringes 16 trägt ein weiteres Dichtungselement 121, das die andere Dichtfläche 125 der beiden vorgenannten Dichtflä­ chen bildet.

Die gezeigte Spaltdichtung stellt eine Pufferdichtung dar. Hierbei wird Flüssigkeit höheren Druckes als dem im Bereich 13 durch eine Zuleitung 15 in das Gehäuse 11 zu einem Durch­ gang 22 in einem Halteteil 20 A geleitet und von dort zu einem Bereich 17 zwischen dem inneren und dem äußeren Umfang der Dichtflächen 25, 125. Es wird daher ein Durchfluß erzeugt von dem Bereich 17 radial nach innen über die miteinander zusam­ menarbeitenden Flächen B der Dichtflächen 25, 125 zu dem Be­ reich 13 und ebenso ein Durchfluß von dem Bereich 17 radial nach außen über die miteinander zusammenwirkenden Flächen A der Dichtflächen 25, 125 zu dem Bereich 14. Nach außen flie­ ßende Pufferflüssigkeit wird in eine Leckleitung abgeleitet und anschließend dem Kreislauf durch eine Leitung 15 A in dem Gehäuse 11 wieder zugeführt.

Die Dichtflächen 25, 125 sind radial plangefertigt. Die Dich­ tungselemente 21, 121 des hinteren Stützringes 20 und des wei­ teren Stützringes 16 bestehen aus inneren starren 21 A, 121 A und äußeren starren Ringen 21 B, 121 B, die mittels flexibler Mit­ telteile 42, 142 miteinander verbunden sind, wodurch die Elemente ein unter Druck auslenkbares elastisches Bauteil bilden, das infolge der unterschiedlichen Druckverteilung über sich während des Betriebes auslenkt und einen sich verengenden Dichtungsspalt zwischen den Dichtflächen 25, 125 ausbildet. Dieser Spalt ist so bemessen, daß der geringste Abstand zwischen den Dichtflächen 25, 125 an dem äußeren Umfang der Flächen A während des Betriebes vorschriftsmäßig 0,01 Millimeter beträgt. Es sei angemerkt, daß eine Aussparung in der Nähe des äußeren Umfan­ ges zwecks Unterbringung von Befestigungsmitteln wie z. B. Schraublöchern, Schraubenköpfen vorgesehen ist. Dabei ist diese Aussparung gegenüber der Dichtfläche durch ein wesentlich grö­ ßeres Abstandsmaß als der Spalt zurückgesetzt, wodurch der ausgesparte Bereich keinen Teil der Dichtfläche bildet.

Der Durchfluß der Pufferflüssigkeit zwischen den Dichtflächen 25, 125, deren eine relativ zu der anderen mit hoher Geschwindig­ keit umläuft, liefert beträchtliche Wärme, was im wesentlichen der Scherung des Flüssigkeitsfilmes zuzuschreiben ist. Um diese Wärme abzuführen, ist die nachfolgend beschriebene Konstruktion vorgesehen. Diese Konstruktion ist im wesentlichen bezüglich der beiden Stützringe 16 und 20 gleichartig, abgesehen davon, daß gemäß der Zeichnung der eine ein Spiegelbild des anderen ist. Um eine doppelte Erläuterung zu vermeiden, sind beide Kühlvorrichtungen gemeinsam beschrieben.

Ein Ringkörper 24, 124 befindet sich in einem Freiraum 27, 127 im Innern eines doppelwandigen Ringträgers 20 B, 16 B der Stütze 20, 16 hinter einem Bereich der Innenfläche des Dichtungselementes 21, 121, wobei der Ringträger mittels einer flexiblen Metallmembran­ dichtung 40, 140 an einem Trägerteil 20 A, 16 A radial angeord­ net ist. Der Ringträger 24, 124 ist mittels einer flexiblen Metallmembrandichtung 28, 128 am Ringträger 20 C, 16 C radial angeordnet, wodurch der Raum 27, 127 in zwei Bereiche 29, 129 und 30, 130 niederen bzw. höheren Druckes aufgeteilt ist.

Der Ringkörper 24, 124 ist mit einer Ringabsetzung 31, 131 versehen, die zur Welle 12 und zur Rückseite des Dichtungs­ elementes 21, 121 offen ist. Ein im Querschnitt L-förmiges Ringelement 32, 132, das ein druckauslenkbares Element bildet, umfaßt einen dicken, starren, radialen Innenring 35 A, 135 A, der sich in axialem Gleiteingriff mit der Ringabsetzung 31, 131 befindet und darin durch Dichtungsringe 33, 133 abgedichtet ge­ lagert ist, einen starren, radialen Außenring 35 B, 135 B, der sich an dem Ringkörper 24, 124 abstützt, und ein dünnes flexibles Zwischenteil 35, 135, das den Innenring und den Außenring mit­ einander verbindet. Es ist so eine Kühlungsanordnung in den Stützen 20 und 16 geschaffen, die zwei Flächen umfaßt, deren eine 43, 143 durch das auslenkbare Ringelement 32, 132 und deren andere 44, 144 durch einen Bereich auf der Rückseite des Dich­ tungselementes 21, 121 gebildet ist. Die Flächen 43, 44 und 143 und 144 wirken so miteinander zusammen wie die Dichtflächen 25, 125, abgesehen davon, daß sie nicht relativ zueinander umlaufen.

Der Raum 30, 130 erstreckt sich im Bereich des inneren Umfanges des Ringkörpers 24, 124 und des im Schnitt L-förmigen Ring­ elementes 32, 132 und steht mit dem Bereich 17 über Umfangsboh­ rungen 41, 141 in den Dichtflächen 25, 125 in Verbindung, wobei diese Bohrungen mit der über die Zuleitung 15 und dem Durchgang 22 in dem Halteteil 20 A des hinteren Stützringes 20 zugeführten Flüssigkeit hohen Druckes in Verbindung stehen. Obgleich ein Teil dieser Flüssigkeit zwischen den Dichtflächen 25, 125 als Leckflüssigkeit abfließt, können die Umfangsbohrungen 41, 141 so betrachtet werden, als ob sie im wesentlichen unter dem gleichen Druck der Hochdruck-Quelle stehen.

Es ist deutlich, daß das linke Ende des Ringkörpers 24 und des Ringelementes 32 sowie das rechte Ende des Ringkörpers 124 bzw. des Ringelementes 132 mit dem hohen Druck beaufschlagt werden, was die Teile 32, 132 gegen die zusammenwirkenden Flächen 44, 144 drückt und die Belastung auf die inneren 35 A, 135 A und die äußeren Ringe 35 B, 135 B verteilt. Die effektive, auf die Ringe 35 A bzw. 135 A einwirkende Belastung, die den durch die Druck­ verteilung zwischen den zusammenwirkenden Dichtflächen 43, 44 bzw. 143, 144 verursachten Druck mindert, stellt eine an dem Ringelement 32, 132 angreifende Vorspannung dar. Darüber hinaus sind die auf das linke und rechte Ende der Ringträger 20 B bzw. 16 B einwirkenden Drücke im Gleichgewicht, so daß die Stützrin­ ge 16 und 20 axial gegeneinander verspannt sind und die gesam­ te Belastung auf denjenigen Bereich der Innenfläche des Dich­ tungselementes 21, 121 übertragen wird, der die Flächen 44, 144 bildet.

Die radial außerhalb der Ringelemente 32, 132 befindlichen Zonen 29, 129 die Spalte zwischen den rückwärtigen Flächen dieser Ringelemente sowie die Dichtringe 33, 133 stehen mit dem in dem Bereich 14 wirksamen niedrigeren Druck des Systems über die Bohrungen 36, 136 und 37, 137 in Verbindung.

Während des Betriebes fließt Druckflüssigkeit von dem Raum 30, 130 in radialer Richtung von dem inneren Umfang der Dichtflächen 43, 44 und 143, 144 zu dem äußeren Umfang dieser Flächen, und die­ ser Durchfluß ruft eine Druckverteilung über der Rückfläche der Dichtungselemente 21, 121 hervor, die von dem Hochdruck in dem Raum 30, 130 bis zu dem Niederdruck in dem Bereich 14 vari­ iert. Diese Druckverteilung stützt die Wände der Dichtungs­ elemente 21 bzw. 121, so daß die Dicke dieser Wände im Sinne einer Verbesserung ihrer Kühlung vermindert werden kann. Da die­ se Wände relativ dünn sind, können sie aus Werkstoffen ge­ ringerer Wärmeleitfähigkeit bestehen, z. B. wegen seiner Resi­ stenz ausgewählten nichtrostendem Stahl.

Die Dichtflächen 43, 143 der Ringelemente 32, 132 sind so bemes­ sen und angeordnet, daß sie, obgleich plangefertigt, während des Betriebes so durchbiegen, daß der engste Spalt zwischen diesen und den Dichtflächen 44, 144 an dem oder in der Nähe ihres äußeren Umfanges gegeben ist. Der geringste Spalt kann in der Größenordnung von 0,05 Millimeter liegen.

Darüber hinaus ermöglichen die Membranen 28, 128 bzw. 40, 140 axiale Relativbewegungen zwischen den Dichtflächen 44, 144 und den Ringträgern 16 C, 20 C und eine Axialbewegung zwischen den Ringträgern 16 C, 20 C und dem Halter der Ringträger 16 B, 20 B, um die erforderliche Stabilität des Flüssigkeitsfilmes zwischen den Dichtflächen 43 und 44, 143 und 144 aufzubauen. Die Membranen stellen eine quasi-statische Dichtung zwischen den einzelnen Druckbereichen und -zonen dar und sorgen für eine Selbstaus­ richtung der Dichtungsteile, die die zusammenwirkenden Flächen und Dichtflächen tragen. Die Steifigkeit der Membranen ist ge­ ringer gewählt als diejenige des Flüssigkeitsfilmes zwischen den genannten Flächen und Dichtflächen. So ist im Falle der Mem­ bran 40, 140, die das durch die relative Drehung zwischen Ge­ häuse 11 und Welle 12 übertragende Drehmoment aufnimmt, die Steifigkeit in axialer und radialer Richtung niedriger als die­ jenigen der Dichtflächen 25, 125, und im Falle der Membran 28, 128 ist die Steifigkeit geringer als diejenige des Flüssigkeits­ filmes zwischen den Dichtflächen 43, 44 bzw. 143, 144. Der Flüs­ sigkeitsfilm zwischen den Dichtflächen 25 und 125 hat eine axia­ le Steifigkeit, die größer ist als der flexible Bereich des Dichtungselementes 21, 121.

Auf diese Weise wird die Strömung der Kühlflüssigkeit über die Rückseite der Dichtungselemente 21, 121 mittels des Spaltes zwischen den Dichtflächen 43, 44 und 143, 144 überwacht und über den Umfang der Rückseite des Dichtungselementes 21, 121 gleich­ mäßig verteilt.

Die Ausführung nach Fig. 2 unterscheidet sich im besonderen dadurch von derjenigen nach Fig. 1, daß die Kühlflüssigkeit durch den Durchgang 22, 122 zwischen die Dichtflächen 43, 44 bzw. 143, 144 durch die zwischen ihrem äußeren und inneren Umfang befindlichen Einlaßzone anstatt von ihrem inneren Umfang her geleitet wird. In dieser Ausgestaltung ist der Ringkörper 24, 124 mit der doppelwandigen und ringförmigen Abset­ zung 31, 131 ausgeführt, der lediglich gegen die Innenfläche des entsprechenden Dichtungselementes 21, 121 geöffnet ist, und der radial versetzt und in bezug auf Ringträger 20 B, 16 B mit­ tels flexibler Membranen 40, 140 abgedichtet ist, die auch die Ringträger des Halteteiles 20 A und des hinteren Stützringes 20 tragen. Das Ringelement 32, 132 ist hier im Schnitt T-förmig, und der Durchgang 22, 122 führt durch den Schenkelteil dieses im Schnitt T-förmigen Teiles und mündet an der entsprechen­ den Dichtfläche 25, 125. Der Schenkelteil des Ringelementes 32, 132 steht mit der Absetzung 31, 131 axial verschieblich in Wirkverbindung und ist mittels O-Ringen 33, 133 bzw. 34, 134 in der Absetzung abgedichtet. Der im wesentlichen dickwandige und starre Schenkelteil bildet einen Ring 35 A, 135 A, welcher dem inneren Ring 35 A, 135 A aus der Fig. 1 entspricht. Der Ring 35 A, 135 A ist mit starren inneren und äußeren Ringen 35 B, 135 B verbunden, die den äußeren Ringen 35 B, 135 B der Fig. 1 ent­ sprechen, und zwar durch dünnere flexible, den Mittelteilen 35, 135. Auf diese Weise sind zwei Abflußzonen für den Fluidfilm geschaffen.

Das Dichtungselement 21, 121 ist ebenfalls im Schnitt T-förmig gestaltet, wobei sein Schenkelteil dickwandig und im wesent­ lichen starr ist und einen Ring 21 A, 121 A bildet, durch den sich der Durchgang 22, 122 erstreckt, und der dem inneren Ring 21 A, 121 A der Fig. 1 entspricht. Der Ring 21 A, 121 A ist mittels eines dünneren, flexiblen Mittelteiles 42, 142 entsprechend dem Mittelteil 42, 142 der Fig. 1 mit im wesentlichen starren in­ neren und äußeren Ringen 21 B, 121 B verbunden.

Die Dichtflächen 43 und 44 sowie 143 und 144 werden durch die einander gegenüberliegenden Flächen des Ringelementes 32, 132 und Bereiche der Rückseite der Dichtungselemente 21, 121, in diesem Falle durch die Ringe 21 A, 121 A, gebildet. Im Gegensatz zu Fig. 1 weist die Zone 29, 129 in dieser Ausgestaltung in­ nere und äußere Bereiche auf, die über radiale Bohrungen 38, 138 in dem Ringkörper 24, 124 miteinander in Verbindung stehen, und der Raum 30, 130 ist axial gegenüber der Zone 29, 129 vor­ gesehen und kommuniziert direkt mit dem Durchgang 22, 122.

In der Arbeitsstellung nach Fig. 2 geht der Durchfluß der Kühlflüssigkeit von den Durchgängen 22, 122 im Bereich des Zuflusses radial nach innen und außen zu den äußeren Berei­ chen an dem äußeren und inneren Umfang der Dichtflächen 43, 44 und 143, 144 (der radial nach innen in den inneren Bereich der Zone 29, 129 gehende Durchfluß tritt durch die radialen Bohrungen 38, 138 in den äußeren Bereich der Zone 29, 129 und anschließend durch die Bohrungen 37, 137 in den Bereich 14).

Der innere und äußere Umfang des Ringkörpers 24, 124 kann sich, wie gezeigt, in Richtung auf die Rückseite des Dich­ tungselementes 21, 121 erstrecken, um die Kühlflüssigkeit zu veranlassen, unter Kontakt mit der Rückseite des Dichtungs­ elementes mit relativ hoher Geschwindigkeit zu fließen.

Obgleich zu den Ausführungen nach Fig. 1 und 2 ein durch den hinteren Stützring 20 und den weiteren Stützring 16 geführter Durchfluß beschrieben ist, um die beiden Dichtflächen 25, 125 zu kühlen, kann der Durchfluß auch nur eines dieser Teile vor­ gesehen sein, falls dies eine vergleichbare Kühlwirkung erzeugt. Eine solche Ausführung ist in Fig. 3 dargestellt, in der ein in ähnlicher Weise wie in Fig. 1 erfolgender Durchfluß der kühlenden Pufferflüssigkeit durch den hinteren Stützring 20 vorgesehen ist.

Die Ausführung gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 darin, daß sich der äußere Ring 21 B des Dichtungs­ elementes 21 axial in einen abgestuften, ringförmigen Einstich erstreckt und an einer Schulter 45 des Einstiches in dem Ring­ träger 20 C anliegt. Der Ring 21 B weist eine Fase auf, die einen Raum 46 bildet, der über Bohrungen 37 mit der Zone 29 kommuni­ ziert. Es ist ein weiterer Raum zwischen dem äußeren Umfang des Ringes 21 B und dem benachbarten Umfang des Einstiches vor­ handen, um den Raum 46 mit dem Niederdruckbereich 14 zu verbin­ den. Ein relativ dünnes, flexibles Mittelteil 42 ist mit dem Ring 21 B verbunden und stellt, ausgenommen ein im wesentlichen dachförmiger rückseitiger Bereich eines inneren starren Ringes 21 A, die Rückfläche des Dichtungselementes 21 dar. Ein Abschnitt des Mittelteiles 42 bildet die Fläche 44, die mit der durch das Mittelteil 42 gebildeten Fläche 43 zusammenwirkt. In dieser Kon­ struktion kann ein relativ geringer Druckunterschied über dem genannten Abschnitt des Mittelteiles 42 in der inneren und in der entsprechenden Zuflußzone des Dichtungselementes 21 und der rückseitigen Fläche 44 vorgesehen sein. Bei der gezeigten Aus­ führung liegt die geringste Konvergenz zwischen den Dichtflä­ chen 43, 44 nicht an, sondern in der Nähe des äußeren Umfanges dieser Flächen.

Das kühlende Pufferfluid ist üblicherweise eine Flüssigkeit, wie Öl oder Wasser; es kann aber auch ein Gas sein wie Druck­ luft. Darüber hinaus kann das Fluid vor der Zuführung zu der Spaltdichtung noch vorgekühlt sein.

Weiterhin kann anstelle der als Kühlflüssigkeit in der Dich­ tung verwendeten Pufferflüssigkeit ein weiteres Medium verwendet werden, das gegenüber der Pufferflüssigkeit getrennt sein kann. Ferner kann in solchen radialen Spaltdichtungen, bei denen die Hochdruckflüssigkeit zur Verminderung des Leckflusses benutzt wird, das Kühlmittel von dem Hochdruckbereich 13 zwischen die Dichtflächen 43, 44 geleitet werden. In diesem Falle kann das für die Kühlung benutzte Hochdruckfluid zu der Hochdruckquelle durch einen Druckbereich, der in der Mitte zwischen den Hoch- und Niederdruckbereichen liegt, zurückgeleitet werden. Anstelle des druckauslenkbaren Teiles, das aus einem Flächenteil eines flexiblen und elastischen Werkstoffes wie beschrieben besteht und eine Konvergenz von im allgemeinen kegeliger Gestalt auf­ weist, kann das biegsame Mittelteil ein ventilähnliches Ele­ ment umfassen, das eine an diesem befestigte Membran aufweist und in bezug auf das Ringteil durch die Druckverteilung zwi­ schen den Dichtflächen 43, 44 gegen Federdruck verschieblich ist, um eine Konvergenz von stufenförmiger Gestalt vorzu­ sehen.

Claims (10)

1. Spaltring-Dichtungsanordnung, bei der im Betrieb zwischen zwei sich gegenüberliegenden, ringförmigen Dichtungselemen­ ten bei Rotation eines der Elemente ein radial fluiddurch­ strömter Spalt ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung auf die rückseitige Ringfläche (44) wenigstens eines der Dichtungselemente (21, 121) ein hinteres, druckaus­ lenkbares Ringelement (32) mit einer der vorgenannten Ring­ fläche (44) gegenüberliegenden Ringfläche (43) vorgespannt gehalten ist und daß zwischen der rückseitigen Ringfläche (44) des Dichtungselementes (21) und der Ringfläche (43) des hinteren Ringelementes (32) bei radialer Fluiddurch­ strömung ein konvergenter Strömungsspalt geschaffen ist, wodurch neben einer rückwärtigen Gegenkraft auch eine rück­ wärtige Kühlung für das Dichtungselement (21) gegeben ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das druckauslenkbare Ringelement (32) einen im wesentlichen starren Innenring (35 A), einen im wesentlichen starren Außenring (35 B) und wenigstens ein diese Ringe miteinander verbindendes, elastisches Zwischenglied (35) umfaßt, daß sich der Außenring (35 B) an einem Ringkörper (24) abstützt, daß der Ringkörper (24) konzentrisch zu dem Innenring (35 A) ausgerichtet ist und an diesem dichtend anliegt und daß im Betrieb hinter wenigstens einem Abschnitt des Ringelementes (32) ein Bereich niederen Druckes geschaffen ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (24) durch Federmittel (28) konzentrisch ausgerichtet und abgedichtet gehalten ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federmittel (28) aus einer flexiblen Membran bestehen.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (24) an oder innerhalb eines Ringträgers (20 B, 20 C) befestigt ist, an dem ebenfalls das Dichtungsele­ ment (21) montiert ist.

6. Anordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 5, bei der zwischen den sich gegenüberliegenden Dichtungs­ elementen (21, 121) im Betrieb ein in Strömungsrichtung kon­ vergenter Spalt ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (21) unter Fluiddruck auslenkbar ausgebildet ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der das Dichtungselement (21) tragende Ringträger (20 B, 20 C) axi­ al in Richtung des Dichtungselementes (21) federnd einge­ spannt ist, daß das Dichtungselement (21) aus einem im wesentlichen starren Außenring (21 B), der an dem Ringträger­ teil (20 C) befestigt ist, und aus einem relativ dünnen und mit dem Außenring über ein auslenkbares Teil (42) flexibel ver­ bundenen Innenring (21 A) besteht und daß ein relativ geringer Druckunterschied über dem Innenring (21 A) zwischen der Einlaß­ zone (17) und der Abströmzone des Dichtungselementes (21) vor­ gesehen ist.

8. Anordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluideinlaßzone für den rückwärtigen Fluidstrom des Dichtungselementes (21) an dem inneren Umfangs­ bereich der Ringfläche (43, 44) und die Fluidabströmzone an dem äußeren Umfangsbereich dieser Ringflächen vorgesehen ist.

9. Anordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Fluideinlaßzone für den rück­ wärtigen Fluidstrom des Dichtungselementes (21) im Mittelbe­ reich der Ringflächen (43, 44) und die Fluidabströmzone an zwei Stellen vorgesehen ist, und zwar an dem inneren und dem äußeren Umfangsbereich dieser Ringflächen.

10. Anordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zu den Ringflächen (43, 44) geleitete Fluid ein Pufferfluid ist.