DE3729929A1 - Hydrostatische gleitringdichtung mit kompensierung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hydrostatische Gleitring­ dichtung zur Abdichtung eines unter Druck stehenden Betriebsraumes zwischen einem rotierenden und einem stehenden Maschinenteil bzw. zur Ab- oder Zu­ führung von Druckmedium von einem stehenden in ein rotierendes Maschinenteil mit einem axial verschiebbaren geteilten Gleitring und einem geteilten Gegenlaufring, wobei zur Bildung von zwei in Reihe angeordneten Arbeits­ drosselspalten zwischen den Ringen sowohl der Gleitring als auch der Gegen­ laufring jeweils zwei Planflächen aufweisen, derart, daß bei Axialver­ schiebung des Gleitringes die Spalte entgegengesetzt öffnen bzw. schließen, die relativ zueinander bewegten Teile ineinander integriert sind und zwar derart, daß zur Erzeugung der erforderlichen Arbeitsdrosselspalte zwischen den sich relativ zueinander bewegenden Teilen ein Übermaß vorhanden ist, wobei die Arbeitsdrosselspalte sich axial gegenüberliegend angeordnet sind (nach Hauptpatent ....Patentanmeldung P 37 05 798.7.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine derartige Dichtung zur Durchführung eines Druckmediums von einem die Welle umgebenden Gehäuse oder umgekehrt, wobei sich nach dem Hauptpatent ....(Patentanmeldung P 37 05 798.7) der dreiteilige Gegenlaufring mit dem Gleitring über eine oder mehrere seitliche Zuführungsbohrungen im Gegenlaufring und einer oder mehrerer Verbindungs­ leitungen sowie einer oder mehrerer Bohrungen im Gleitring in Verbindung steht, wobei Gegenlaufring und Gleitring entsprechende Verbindungsbohrungen im Gehäuse und Welle zugeordnet sind.

Solche aus der Hauptanmeldung bekannte Dichtungen und Durchführungen können zweckmäßig bei Drücken üblicher Größenordnung der abzudichtenden Medien eingesetzt werden. Obwohl Gleitringdichtungen und Drehdurchführungen dieser Art bereits eine kompakte Bauweise aufweisen, nimmt bei sehr hohen Drücken aufgrund der vorhandenen Druckfelder die Leckmenge infolge Verformung der Dichtteile zu, wodurch unerwünschte Leistungsverluste entstehen.

Die vorliegende Zusatzanmeldung bezweckt deshalb, auch bei Höchstdrücken die Leckmenge auf ein tragbares Maß zu reduzieren. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, selbst bei bewußter Zulassung einer druck­ bedingten Verformung der Dichtteile, diese in Abhängigkeit von der Ver­ formung so zu steuern, daß die Summe der Spaltweiten der Arbeitsdrossel­ spalte (Dichtspalte) im wesentlichen unverändert bleibt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß im Abstand vom Arbeitsdrosselspalt in einem Teil des Gegenlaufringes eine radiale Aus­ gleichsnut ausgebildet ist, wobei die Ausgleichsnut mittels einer Leitung mit dem Hochdruckraum in Verbindung steht, derart, daß die vom Druck in der Ausgleichsnut erzeugte Kraft der Verformungskraft des Zwischendruckes der Zwischendrucknut entgegenwirkt. Durch diese direkte bzw. integrierte Anordnung und Ausbildung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß auch bei sehr hohen Drücken eine konstante Spalthöhe der Arbeitsdrosselspalte gewährleistet wird und andererseits der gesamte Regelmechanismus funktions­ fähig bleibt und vorhandene Leckverluste im akzeptablen Bereich bleiben.

Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin von Vorteil, daß die Ausgleichsnut in einem verformbaren Ringteil des Gegenlaufringes integriert ist. Hierdurch wird erreicht, daß ein Einfluß auf eine Vergrößerung der Einbaumaße verhindert wird.

Bei Verwendung der Gleitringdichtung als Drehdurchführung ist ebenfalls die Ausgleichsnut direkt in einem der Dichtteile integriert. In diesem An­ wendungsfall ist die Ausgleichsnut im Gleitring ausgebildet bzw. angeordnet, wobei die Ausgleichsnut wiederum direkt mit dem Hochdruck über eine Ver­ bindungsleitung in Verbindung steht. Die Ausgleichsnut erfüllt hierbei in vorteilhafter Weise die Doppelfunktion einer Kompensierungsnut und eines Zulaufs für das Druckmedium. Diese Anordnung hat zudem den weiteren Vorteil, daß die sowieso bereits vorhandenen elastischen Dichtungen gleichzeitig zur Abdichtung der Ausgleichsnut dienen.

Selbstverständlich ist es möglich, je eine Ausgleichsnut im Gegenlaufring und im Gleitring auszubilden.

In einer weiteren Ausführungsform zeichnet sich die erfindungsgemäße Gleit­ ringdichtung bei Anwendung als Drehdurchführung dadurch aus, daß in dem Fall, in dem das Druckmedium über mehrere Druckpfade einem oder mehrere Verbraucher zugeführt wird, eine der den Druckpfaden entsprechende Anzahl an Ausgleichs­ nuten vorhanden ist.

Der Vorteil einer kompakten und platzsparenden Bauweise bleibt gegenüber dem Hauptpatent bei allen Ausführungsformen trotz Kompensierungsmaßnahmen unein­ geschränkt erhalten.

Schematische Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen hydrostatischen Gleit­ ringdichtung werden nachfolgend beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Eine hydrostatische Gleitringdichtung nach dem Hauptpatent mit einteiligem Gleitring und dreiteiligem Gegenlaufring nach der Hauptanmeldung in dem unter Druckkräften verformten Zustand;

Fig. 2 eine Ausführungsform gem. Fig. 1 mit erfindungsgemäßer Druckkompensation;

Fig. 3 zeigt eine alternative Verbindung zwischen Ausgleichsnut und Zwischendrucknut;

Fig. 4 eine hydrostatische Gleitringdichtung als Drehdurchführung nach dem Hauptpatent in unter Druckkräften verformten Zustand;

Fig. 5 eine Drehdurchführung gemäß Fig. 4 mit Druckkompensation.

In den Figuren sind diejenigen Teile, die einander auch in der Hauptanmeldung funktionell entsprechen, nachfolgend mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Bei der in der Fig. 1 dargestellten, und in der Hauptanmeldung näher be­ schriebenen hydrostatischen Gleitringdichtung durchdringt eine Welle 1 ein Gehäuse 2 in einer Bohrung 3, wobei zwischen dem Raum 4 (Hochdruckseite) und dem Raum 5 (Niederdruckseite) ein Druckunterschied bzw. ein Druckgefälle besteht. Der sich hierdurch ergebende Leckfluß wird durch die in die Bohrung 3 eingeschobene und durch den Seegering 6 festgehaltene Gleitringdichtung auf ein Mindestmaß reduziert. Die Gleitringdichtung besteht im wesentlichen aus dem dreiteiligen Gegenlaufring 7 und dem einteiligen Gleitring 8. Die dreiteilige Ausführungsform des Gegenlaufringes 7 ist nur beispielhaft und aus fertigungstechnischen Gründen gewählt. Bei einer geeigneten Fertigungs­ methode durch die die notwendige Planparallelität gewährleistet ist, kann selbstverständlich der Gegenlaufring auch einstückig sein. In der Ausführungs­ form gem. Fig. 1 setzt sich der Gegenlaufring 7 aus den Teilen 9, 10 sowie dem Distanzring 11 zusammen und wird nur durch eine einzige Schraubenreihe 12 (oder anderen äquivalenten Mitteln) zusammengehalten. Die Teile 9, 10 und 11 des Gegenlaufringes 7 sowie der Gleitring 8 werden über die jeweilige elastische Dichtung 13, 14 mit dem Gehäuse 2 bzw. der Welle 1 drehmomentübertragend und dichtend verbunden. Die elastische Dichtung 14 erlaubt dem Gleitring ein ge­ ringes axiales Spiel und taumeln zwischen Gegenlaufringteilen 9 bzw. 10. Wie die Zeichnung zeigt, ist zwischen dem Gleitring 8 und den Gegenlaufringteilen 9 und 10 je ein Arbeitsdrosselspalt 15 (druckseitiger Spalt) und 16 (leck­ seitiger Spalt) vorhanden. Die sich axial gegenüberliegende Arbeitsdrossel­ spalte 15, 16 sind über den Ringkanal 17 und der Zwischendrucknut 18 mit­ einander verbunden. Mit 19 ist der ringförmige Zuführungsraum der Hochdruck­ seite 4 bezeichnet.

Fig. 1 zeigt in übertriebener Darstellung, wie sich das Teil 9 des Gegenlaufrings 7 unter der Wirkung der Druckkräfte verformt, wenn der Raum 4 unter einem höheren Druck als der Raum 5 steht. Es ist deutlich zu sehen, daß der Arbeits­ drosselspalt 16 stark geöffnet ist (Spalthöhe "h") mit nachteiliger Ver­ mehrung der Leckagen.

Im Unterschied hierzu beschreibt Fig. 2 eine erfindungsgemäße Gleitring­ dichtung, bei der diese Verformung ausgeglichen ist und im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die Dichtung gemäß Fig. 1 aufweist. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist direkt im Teil 9 des Gegenlaufringes 7 eine radiale Ausgleichsnut 33 ausgebildet. Diese Ausgleichsnut 33 teilt den Ringkanal 9 in die Bereiche 9 a, 9 b und ist radial durch eine elastische Dichtung 34 geschlossen bzw. begrenzt, die sich auf den Ring 35 abstützt. Die Ausgleichsnut 33 ist über eine Verbindungsleitung 36 mit dem Hochdruck­ raum 4 verbunden. Hierdurch wird erreicht, daß die vom Hochdruck in der Ausgleichsnut 33 erzeugte Kraft der in der Zwischendrucknut 18 herrschenden Verformungskraft des Zwischendruckes 3 entgegen wirkt. Dies bedeutet, daß der die Spalthöhe "h" beeinflussende Bereich 9 b unverformt bleibt und sich lediglich der Bereich 9 a unter dem Druck verformt.

Diese Druckversorgung der Ausgleichsnut 33 kann - wie Fig. 3 zeigt - auch alternativ durch eine Versorgungsleitung 37 zwischen Zwischendrucknut 18 und Ausgleichsnut 33 erfolgen.

Fig. 4 zeigt die vorher beschriebene hydrostatische Gleitringdichtung als Drehdurchführung für ein Druckmedium. Aufbau und Funktionsweise sind im wesentlichen so wie zu Fig. 1 beschrieben. Aufgabe der in Fig. 4 dargestellten Druckmediumdrehdurchführung ist es, ein unter Arbeitsdruck stehendes Medium von einem im feststehenden Gehäuse 2 vorhandenen Druckraum (Bohrung 23) in einen weiteren rotierenden Druckraum (Wellenbohrung 22) einzuleiten und einem Verbraucher zuzuführen. Hierbei soll ein Austreten des transportierten Mediums in die unter Niederdruck stehenden Räume 24 auf ein Mindestmaß reduziert werden. Dies wird durch die in Fig. 1 beschriebene, jetzt intern mit Druck beaufschlagte Gleitringdichtung erreicht, die damit als Drehdurchführung einsetzbar ist. Welle 1 und Gehäuse 2 sind auch hier durch die Dichtungen 13, 14 mit den jeweiligen stehenden oder rotierenden Teilen der Gleitringdichtung gegeneinander dreh­ momentübertragend und dichtend verbunden.

Analog zu Fig. 1 wird auch in Fig. 4 ein Betriebszustand gezeigt bei welchem sich die Bauteile d.h. die Teile 9 und 10 des Gegenlaufrings 7 unter der Wirkung des Druckes teilweise verformen. Auch hier treten durch Vergrößerung der Spalthöhen "h" der Arbeitsdrosselspalte 15 und 16 wieder erhöhte Leckagen auf. Fig. 5 betrifft dagegen eine Drehdurchführung mit erfindungsgemäßer Kompensierung. Im Unterschied zu der Ausführungsform gem. Fig. 2 befindet sich die Kompensierungsnut bzw. Ausgleichsnut 38 direkt im Gleitring 8.

Die kompakte Bauweise wird trotz Kompensierungsmaßnahme in keiner Weise beeinträchtigt. Wie die Zeichnung zeigt, verformen sich Gleitring 8 und die Teile 9, 10 des Gegenlaufrings 7 im gleichen Verhältnis d.h., die Höhe "h" der Arbeitsdrosselspalte 15, 16 bleibt unverändert. Aus der Zeichnung ist weiterhin ersichtlich, daß die Ausgleichsnut 38 mittels der Verbindungs­ leitung 27 mit dem Druckmedium direkt verbunden ist. Die Ausgleichsnut 38 erfüllt somit die Doppelfunktion einer Kompensierungsnut und eines Zulaufs für das Druckmedium.

Die Abdichtung der Ausgleichsnut 38 erfolgt über die bereits vorhandenen elastischen Dichtungen 14 des Gleitrings 8. Zusätzliche Dichtungen sind somit nicht notwendig.

In einer weiteren Ausgestaltung einer Drehdurchführung (nicht dargestellt) wird das Druckmedium über mehrere Druckpfade einem oder mehreren Verbrauchern zugeführt. Entsprechend der Anzahl der Druckpfade ist dann eine ebensolche Anzahl an Ausgleichsnuten vorhanden.

Bezugszeichen-Liste

 1 Welle
 2 Gehäuse
 3 Bohrung
 4 Raum (Hochdruck)
 5 Raum (Niederdruck)
 6 Seegering
 7 Gegenlaufring
 8 Gleitring
 9 Teil von 7
9 a, 9 b Bereiche von 9
10 Teil von 7
11 Distanzring
12 Schraubenreihe
13 elast. Dichtung
14 elast. Dichtung
15 Arbeitsdrosselspalt
16 Arbeitsdrosselspalt
17 Ringkanal
18 Zwischendrucknut
22 Wellenbohrung
23 Bohrung
24 Räume
27 Verbindungsleitung
33 Ausgleichsnut
34 elast. Dichtung
35 Ring
36 Verbindungsleitung
37 Versorgungsleitung
38 Ausgleichsnut

Claims (8)

1. Hydrostatische Gleitringdichtung zur Abdichtung eines unter Druck stehenden Betriebsraumes zwischen einem rotierenden und einem stehenden Maschinen­ teil bzw. zur Ab- oder Zuführung von Druckmedium von einem stehenden in ein rotierendes Maschinenteil mit einem axial verschiebbaren geteilten Gleitring und einem geteilten Gegenlaufring, wobei zur Bildung von zwei in Reihe angeordneten Arbeitsdrosselspalten zwischen den Ringen sowohl der Gleitring als auch der Gegenlaufring jeweils zwei Planflächen auf­ weisen, derart, daß bei Axialverschiebung des Gleitringes die Spalte entgegengesetzt öffnen bzw. schließen, die relativ zueinander bewegten Teile ineinander integriert sind und zwar derart, daß zur Erzeugung der erforderlichen Arbeitsdrosselspalte zwischen den sich relativ zu­ einander bewegten Teilen ein Übermaß vorhanden ist, wobei die Arbeits­ drosselspalte sich axial gegenüberliegend angeordnet sind, nach Haupt­ patent .....(Patentanmeldung P 37 05 798.7) dadurch gekennzeichnet, daß in Abstand vom Arbeitsdrosselspalt (16) in einem Teil (Teil (9)) des Gegenlaufrings (7) eine radiale Ausgleichsnut (33) ausgebildet ist, wo­ bei die Ausgleichsnut (33) mittels Leitung (36) mit dem Hochdruckraum (4) in Verbindung steht, derart, daß die vom Druck in der Ausgleichsnut (33) erzeugte Kraft der Verformungskraft des Zwischendruckes (Pc) der Zwischendrucknut (18) entgegenwirkt (Fig. 1).

2. Hydrostatische Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsnut (33) über eine Versorgungsleitung (37) mit der Zwischendrucknut (18) verbunden ist (Fig. 3).

3. Hydrostatische Gleitringdichtung, nach Anspruch 1 bis 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die offene Seite der Ausgleichsnut (33) durch eine einzige, sich auf den Ring (35) abstützende elastische Dichtung (34) geschlossen ist.

4. Hydrostatische Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Durchführung eines Mediums von einem die Welle (1) umgebenden Gehäuse (2) oder umgekehrt, wobei der dreiteilige Gegenlaufring (7) mit dem Gleitring (8) über eine oder mehrere seitliche Zuführungsbohrungen (25) im Gegenlaufring (7) und einer oder mehrerer Verbindungsleitungen (27) mit dem Gleitring (8) in Verbindung steht, wobei Gegenlaufring (7) und Gleitring (8) entsprechende Verbindungsbohrungen im Gehäuse und Welle zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsnut (38) direkt im Gleitring (8) ausgebildet bzw. angeordnet ist, die wiederum direkt mit dem Hochdruck über die Verbindungsleitung (27) verbunden ist.

5. Hydrostatische Gleitringdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung für das Druckmedium gleichzeitig als Ausgleichsnut (3) ausgebildet ist.

6. Hydrostatische Gleitringdichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausgleichsnut (38) zwischen den elastischen Dichtungen (14) des Gleitrings (8) angeordnet ist.

7. Hydrostatische Gleitringdichtung, nach einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß radiale Tiefe und Breite der Ausgleichsnut (33, 38) derart bemessen sind, daß die durch den Druck des Druckmediums bewirkten Verformungen kompensiert werden.

8. Hydrostatische Gleitringdichtung nach Anspruch 4 und 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anzahl der Ausgleichsnuten der Anzahl der Druck­ pfade entspricht.