DE4415119C2 - Gleitringdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung.

Eine solche Gleitringdichtung ist aus der DE 35 43 160 C2 bekannt. Die vorbekannte Gleitringdichtung umfaßt einen Gegenring und einen Gleitring, die einander unter axialer Vorspannung mit Dichtflächen dichtend berühren, wobei der Gegenring und/oder der Gleitring durch die Federkraft zumindest eines Federelements in axialer Richtung elastisch nachgiebig an einem Widerlager abgestützt sind, wobei der Gegenring und ein als Widerlager ausgebildeter Stellring relativ unverdrehbar miteinander verbunden sind und eine abzu­ dichtende Welle relativ unverdrehbar umschließen und gegeneinander und ge­ genüber der Welle durch jeweils zumindest eine Dichtung aus elastomerem Werkstoff abgedichtet sind, wobei der Gleitring mit einem als Widerlager aus­ gebildeten ersten Gehäusebestandteil relativ unverdrehbar verbunden und dem­ gegenüber durch einen ersten Dichtring aus elastomerem Werkstoff abgedichtet ist, wobei der abzudichtende erste und zweite Raum axial beiderseits der Glei­ tringdichtung wahlweise mit relativem Über- oder Unterdruck beaufschlagbar sind. Die vorbekannte Gleitringdichtung weist einen unverdrehbar auf der Welle befestigten Stellring auf, an dem sich ein Gleitring in axialer Richtung federnd abstützt. Der Gleitring umschließt den Stellring mit einem radialen Abstand, wobei innerhalb des durch den Abstand gebildeten Spalts ein elastischer O-Ring zur Abdichtung angeordnet ist. Der O-Ring ist hinter einer Haltekralle des Stellrings eingeschnappt, um die Relativbeweglichkeit des Gleitrings in axialer Richtung zu begrenzen. Der Gleitring und der Stellring sind durch eine derartige Ausgestaltung unverlierbar miteinander verbunden. Die Abdichtung des ersten und zweiten Raums erfolgt durch den O-Ring, der zwischen dem Stellring und dem Gleitring angeordnet ist, durch die beiden Dichtflächen von Gleitring und Gegenring sowie durch die Abdichtung des Gegenrings mittels einer O-Ring- Dichtung am Gehäuse. Im Ausführungsbeispiel der vorbekannten Druckschrift ist der Fall beschrieben und gezeigt, in dem der Druck des ersten Raums, in der Zeichnung links dargestellt, bezogen auf den zweiten Raum, in der Zeichnung rechts gezeigt, mit relativem Überdruck beaufschlagt ist. Der O-Ring zwischen dem Stellring und dem Gegenring ist innerhalb seines Einbauraums an die rechte Begrenzung ver­ schoben und dichtet im wesentlichen entlang seines Innenumfangs ab. Gleitring und Gegenring bestehen bevorzugt aus einem keramischen Material. Dadurch können beispielsweise auch stark verunreinigte Medien während einer langen Gebrauchsdauer sicher abgedichtet werden. Für eine gleichbleibend gute Abdichtung im Bereich der Dichtflächen von Gleitring und Gegenring ist von entscheidender Wichtigkeit, daß die axiale Anpressung der Dichtflächen anein­ ander einen bei der Konstruktion zugrunde gelegten Grenzwert nicht überschrei­ tet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel der vorbekannten Druckschrift ist dies der Fall. Die Dichtfläche des zweiten Dichtrings erstreckt sich ebenfalls entlang des Innenumfangs, so daß die hydraulisch wirksame Fläche des zweiten Dichtrings größer ist, als die hydraulisch wirksame Fläche des ersten Dichtrings. Für Anwendungsfälle, in denen der erste und der zweite Raum derart druckbe­ aufschlagt werden, daß der zweite Raum einen relativen Überdruck, bezogen auf den ersten Raum aufweist, ist eine derartige Dichtungsanordnung wenig befrie­ digend. In einem solchen Falle verschiebt sich druckbedingt der erste Dichtring innerhalb seines Einbauraums nach links in Richtung des vergleichsweise niedri­ geren Drucks des ersten Raums und dichtet ebenfalls im Bereich seines Innen­ umfangs auf dem Gleitring ab. Auch der zweite Dichtring wird mit dem relativen Überdruck aus dem zweiten Raum beaufschlagt, wobei die Dichtfläche dem Au­ ßenumfang des zweiten Dichtrings entspricht. Dadurch wird bewirkt, daß die hydraulisch wirksame Fläche im zweiten Raum größer ist, als die hydraulisch wirksame Fläche im ersten Raum, so daß der Gegenring mit einer verstärkten Anpreßkraft an die Dichtfläche des Gleitrings gedrückt wird. Eine Abdichtung im Bereich des zweiten Dichtrings kann durch die Relativverlagerung des Gleitrings in axialer Richtung nicht mehr erfolgen. Würde demgegenüber der Stellring in der dargestellten Position fixiert, würde sich eine unzulässig hohe Anpressung der Dichtflächen von Gleitring und Gegenring aneinander einstellen, was zu Beschädigungen und dem Ausfall der Gleitringdichtung führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleitringdichtung der vorbekann­ ten Art derart weiterzuentwickeln, daß diese zur Abdichtung zweier Räume zur Anwendung gelangen kann, unabhängig davon, welcher der beiden Räume mit dem vergleichsweise höheren Druck beaufschlagt ist. Eine druckbedingte ver­ stärkte Anpressung der Dichtflächen von Gegenring und Gleitring aneinander soll zuverlässig vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprü­ che Bezug.

Zur Lösung der Aufgabe ist eine Gleitringdichtung mit einem Gegenring und einem Gleitring vorgesehen, die einander unter axialer Vorspannung mit Dichtflächen dichtend berühren, wobei der Gegenring und/oder der Gleitring durch die Federkraft zumindest eines Federelements in axialer Richtung elastisch nachgiebig an einem Widerlager abgestützt sind, wobei der Gegenring und ein als Widerlager ausgebildeter Stellring relativ unverdrehbar miteinander verbunden sind und eine abzudichtende Welle relativ unverdrehbar umschließen und gegeneinander und gegenüber der Welle durch jeweils zumindest eine Dichtung aus elastomerem Werkstoff abgedichtet sind, wobei der Gleitring mit einem als Widerlager ausgebildeten ersten Gehäusebestandteil relativ unverdrehbar verbunden und demgegenüber durch einen ersten Dichtring aus elastomerem Werkstoff abgedichtet ist, wobei der erste Gehäusebestandteil von einem zweiten Gehäusebestandteil zumindest teilweise radial außenseitig umschlossen und nur in axialer Richtung relativ verschiebbar geführt ist, wobei der erste und der zweite Gehäusebestandteil durch einen zweiten Dichtring aus elastomerem Werkstoff abgedichtet sind, wobei der abzudichtende erste und zweite Raum axial beiderseits der Gleitringdichtung wahlweise mit relativem Über- oder Unterdruck beaufschlagbar sind, wobei unabhängig von den Druckverhältnissen in den beiden Räumen relativ zueinander der Dichtring, der dem mit relativ höherem Druck beaufschlagten Raum zugewandt ist, eine Dichtfläche aufweist, deren Durchmesser höchstens so groß wie der Durchmesser der Dichtfläche des Dichtrings ist, der dem mit relativ niedrigerem Druck beaufschlagten Raum zugewandt ist. Hierbei ist von Vorteil, daß die Kräfte, die bei Druckbeaufschlagung der beiden Räume entstehen, ausgeglichen sind oder, daß eine resultierende Kraft entsteht, die derart durch die Widerlager aufgenommen wird, daß eine zusätzliche Anpressung der Dichtflächen vermieden wird. Eine Überlastung der Gleitringdichtung wird durch eine derar­ tige Ausgestaltung zuverlässig ausgeschlossen. Ist die erfindungsgemäße Glei­ tringdichtung hydraulisch ausgeglichen, bedarf es keiner separaten Befestigung des Widerlagers, da dieses wegen fehlender Differenzkräften nicht aus seiner Position verschoben wird. Neben der wahlweisen Druckbeaufschlagung der bei­ den Räume ist in einem solchen Falle die Wirtschaftlichkeit der Gleitringdichtung von hervorzuhebendem Vorteil.

Der Betrag der Summe aus der Federkraft des Federelements und dem Produkt aus dem Druck im ersten Raum und einer hydraulisch wirksamen, resultierenden Kreisringfläche, die aus der Differenz der zweiten Fläche und der ersten Fläche gebildet ist, ist zumindest so groß, wie das Produkt aus dem Druck im zweiten Raum und derselben resultierenden Kreisringfläche.

Das Federelement kann in axialer Richtung zwischen dem Gleitring und dem er­ sten Gehäusebestandteil angeordnet sein. Der Stell­ ring und der Gegenring sind relativ unverdrehbar zueinander und zu der abzu­ dichtenden Welle angeordnet, wobei der Gleitring, der erste Dichtring, der erste Gehäusebestandteil, der zweite Dichtring, der zweite Gehäusebestandteil und das Federelement eine stationäre Einheit bilden, die die relativ drehende Welle außenseitig umschließt. Bei einer Abstimmung der Gleitringdichtung gemäß den zuvor beschriebenen Bedingungen kann die Einheit hydraulisch ausgeglichen sein. Halteelemente zur Befestigung der Einheit bedarf es in diesem Falle nicht. Die Einheit bleibt selbsttätig in ihrer Position. Einer derartigen Auslegung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Vorzug gegeben.

Ist demgegenüber der Betrag der Summe aus der Federkraft des Federelements und dem Produkt aus dem Druck im ersten Raum und der entsprechenden hy­ draulischen wirksamen ersten Fläche größer, als das Produkt aus dem Druck im zweiten Raum und der entsprechenden hydraulisch wirksamen zweiten Fläche, wirkt eine resultierende Kraft auf den ersten Gehäusebestandteil, der sich an ei­ ner Schulter des zweiten Gehäusebestandteils abstützt. Die resultierende Differenzkraft wird durch das zweite Gehäusebestandteil aufgenommen. In Jedem Fall ist dadurch sichergestellt, daß es zu keiner überlastungsbedingten Beschädigung der Dichtflächen von Gegenring und Gleitring kommt.

Nach einer ersten Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, daß der zweite Dichtring in einer radial nach außen in Richtung des zweiten Gehäusebestand­ teils offenen umlaufenden Nut des ersten Gehäusebestandteils unter elastischer Vorspannung dichtend angeordnet ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung er­ streckt sich die hydraulisch wirksame zweite Fläche bis in den Bereich des Au­ ßendurchmessers des zweiten Dichtrings. Die Druckdifferenz zwischen dem er­ sten und dem zweiten Raum liegt, unabhängig von der Anordnung des Raums mit dem relativ höheren Druck, stets am Außenumfang des zweiten Dichtrings an.

Nach einer anderen Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, daß der zweite Dichtring in einem Einbauraum angeordnet ist, der auf der dem ersten Raum zu­ gewandten Seite durch eine sich im wesentlichen radial nach außen erstrec­ kende Schulter des ersten Gehäusebestandteils und auf der dem zweiten Raum zugewandten Seite durch einen sich im wesentlichen radial nach innen erstrec­ kenden Vorsprung des zweiten Gehäusebestandteils begrenzt ist, wobei die Schulter und der Vorsprung einander axial mit Abstand benachbart sind. Bei ei­ ner derartigen Ausgestaltung ist die wirksame Dichtfläche davon abhängig, ob im ersten oder im zweiten Raum der relativ höhere Druck anliegt.

Ist im ersten Raum der Druck, bezogen auf den zweiten Raum, vergleichsweise höher, verlagert sich der zweite Dichtring in Richtung des zweiten Raums und legt sich an den Vorsprung des zweiten Gehäusebestandteils an. Die Druckdiffe­ renz wirkt dabei auf eine Kreisringfläche, deren Außenumfang durch den Innen­ umfang des zweiten Dichtrings gebildet wird.

Ist demgegenüber der erste Raum mit einem, bezogen auf den zweiten Raum, relativen Unterdruck beaufschlagt, verlagert sich der zweite Dichtring durch die resultierende Kraft in Richtung des ersten Raums und legt sich an der Schulter an. Die Druckdifferenz wirkt in diesem Beispiel am Außenumfang des zweiten Dichtrings.

Der erste Gehäusebestandteil kann den Gleitring zumindest teilweise mit radia­ lem Abstand außenseitig umschließen, wobei in dem durch den Abstand gebil­ deten Spalt der erste Dichtring verliergesichert angeordnet ist. Die axiale Verla­ gerung des ersten Dichtrings, abhängig von der Druckbeaufschlagung, erfolgt entsprechend der Verlagerung des zweiten Dichtrings. Ist der Einbauraum des ersten Dichtrings entsprechend dem Einbauraum des zweiten Dichtrings gestal­ tet, sind die Dichtflächen entsprechend durch den Innenumfang oder den Au­ ßenumfang des ersten Dichtrings gebildet.

Eine beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung gezeigt, wobei der Druck im ersten Raum höher ist, als im zweiten Raum.

In Fig. 2 ist ein Ausschnitt aus der Gleitringdichtung aus Fig. 1 schematisch dargestellt, wobei vier unterschiedliche radiale Zuordnungen des zweiten Dicht­ rings bezogen auf den ersten Dichtring gezeigt sind.

In Fig. 3 ist die Lage des zweiten Dichtrings innerhalb seines Einbauraums ver­ größert dargestellt.

In Fig. 4 ist die Gleitringdichtung aus Fig. 1 gezeigt, wobei der erste Raum mit einem niedrigeren Druck beaufschlagt ist, als der zweite Raum.

In Fig. 5 ist eine Darstellung entsprechend Fig. 2 gezeigt, um die Größe der hy­ draulisch wirksamen Flächen zu veranschaulichen.

In Fig. 6 ist ein vergrößerter Ausschnitt gezeigt, der den ersten oder zweiten Dichtring im entsprechenden Einbauraum darstellt.

In Fig. 7 ist ein zweites Ausführungsbeispiel, ähnlich dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 gezeigt, wobei der Einbauraum des zweiten Dichtrings eine von Fig. 1 abweichende Gestalt aufweist.

In Fig. 8 ist die schematische Darstellung der Differenzfläche für den Fall aus Fig. 7 gezeigt, entsprechend der Darstellung aus den Fig. 2 und 5.

In Fig. 9 ist ein vergrößerter Ausschnitt des Einbauraums des zweiten Dichtrings aus Fig. 7 gezeigt.

In Fig. 10 ist die Gleitringdichtung aus Fig. 7 gezeigt. Der Druck im ersten Raum ist demgegenüber vergleichsweise kleiner als der Druck im zweiten Raum.

In Fig. 11 sind die Differenzflächen bei in radialer Richtung abweichenden Ein­ baulagen des zweiten Dichtrings bezogen auf den ersten Dichtring für die Aus­ gestaltung nach Fig. 10 gezeigt.

In Fig. 12 ist der Einbauraum des zweiten Dichtrings aus Fig. 10 vergrößert ge­ zeigt.

In den Fig. 1 und 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung gezeigt. Die Gleitringdichtung enthält einen Gegenring 1 und einen Gleitring 2, die im Bereich ihrer Dichtflächen 3, 4 unter axialer Vorspan­ nung dichtend aneinander angelegt sind. Die Dichtflächen 3, 4 von Gegenring 1 und Gleitring 2 bestehen in diesem Ausführungsbeispiel aus Siliziumkarbid. Der Gegenring 1 ist relativ unverdrehbar zu dem Stellring 6 angeordnet, der mit zu­ mindest einem Befestigungselement 23 unverdrehbar auf der Welle 7 befestigt ist. Der Gegenring 1 ist mit der Dichtung 8 gegenüber dem Stellring 6 abgedich­ tet. Der Stellring 6 weist radial innenseitig eine in Richtung der Welle 7 geöff­ nete, umlaufende Nut auf, in der die Dichtung 9 unter elastischer Vorspannung dichtend angeordnet ist. Am Gegenring 1 ist der Gleitring 2 abgestützt, wobei dieser auf der dem Gegenring 1 abgewandten Seite durch gleichmäßig in Um­ fangsrichtung verteile Federelemente 5 am ersten Gehäusebestandteil 10 in axialer Richtung federnd abgestützt ist. Der erste Gehäusebestandteil 10 ist im Querschnitt betrachtet im wesentlichen Z-förmig ausgebildet und umschließt mit seinem radial äußeren Axialvorsprung 24 den Gleitring 2 in radialer Richtung außenseitig mit radialem Abstand. Innerhalb des durch den Abstand gebildeten Spalts ist der erste Dichtring 11 angeordnet. Der erste Dichtring 11 ist als O- Ring ausgebildet und druckabhängig innerhalb seines Einbauraums in axialer Richtung hin- und herverschiebbar. Der radial innere Axialvorsprung 25 des er­ sten Gehäusebestandteils 10 ist mit einer Verdrehsicherung 26 im zweiten Ge­ häusebestandteil 16 gelagert. Zur Abdichtung zwischen dem ersten 10 und dem zweiten Gehäusebestandteil 16 ist ein zweiter Dichtring 17 vorgesehen, der den ersten Gehäusebestandteil 10 außenseitig umschließt und den zweiten Gehäu­ sebestandteil 16 innenumfangsseitig dichtend berührt. Der Einbauraum 19 des zweiten Dichtrings 17 ist ebenfalls derart bemessen, daß eine druckabhängige Verschiebung in axialer Richtung erfolgen kann.

Die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Gleitringdichtung ist derart vorge­ nommen, daß der Betrag der Summe aus der Federkraft der Federelemente 5 und dem Produkt aus dem Druck im ersten Raum 12 und der entsprechenden hydraulisch wirksamen ersten Fläche 14 bei einer relativen Überdruckbeauf­ schlagung des ersten Raums 12 etwas größer und bei Überdruckbeaufschlagung des zweiten Raums 13 genau so groß ist, wie das Produkt aus dem Druck im zweiten Raum und der entsprechenden hydraulisch wirksamen zweiten Fläche 15. Durch eine derartige Ausgestaltung ist sichergestellt, daß eine unzulässig hohe Anpressung der Dichtflächen 3, 4 von Gegenring 1 und Gleitring 2 anein­ ander zuverlässig vermieden wird. Die resultierende Kraft im Fall von Fig. 1, die in Richtung des zweiten Raums 13 wirkt, wird durch den zweiten Gehäusebe­ standteil 16 aufgenommen.

Im Fall von Fig. 4 ist die stationäre Einheit, bestehend aus dem Gleitring 2, dem ersten und dem zweiten Gehäusebestandteil 10, 16, dem ersten und zweiten Dichtring 11, 17 und den Federelementen 5 hydraulisch ausgeglichen.

In Fig. 2 ist eine schematische Darstellung mehrerer Möglichkeiten der Anord­ nung des zweiten Dichtrings 17 bezogen auf den ersten Dichtring 11 gezeigt. Der Druck des ersten Raums 12 ist in diesem Beispiel um 2 bar höher, als der Druck im zweiten Raum 13. Der Druck im zweiten Raum 13 kann beispielsweise dem Atmosphärendruck entsprechen. Durch den relativen Überdruck im ersten Raum 12 wird der erste Dichtring 11 innerhalb seines Einbauraums in Richtung des zweiten Raums 12 verlagert und legt sich an einen radial nach innen wei­ senden Vorsprung des ersten Gehäusebestandteils 10 an. Die Druckdifferenz ist am Innenumfang des ersten Dichtrings 11 wirksam. Der zweite Dichtring 17 ist in einer Nut 18 des ersten Gehäusebestandteils 10 angeordnet, die in Richtung des zweiten Gehäusebestandteils 16 geöffnet ist. Der zweite Dichtring 17 ist unter radialer Vorspannung innerhalb seines Einbauraums 19 angeordnet und durch die Druckdifferenz zwischen dem Druck im ersten Raum 12 und dem Druck im zweiten Raum 13 an der axialen Begrenzungsfläche der Nut 18 ange­ legt, die dem Raum 13 mit vergleichsweise niedrigerem Druck benachbart ist. Die Abdichtung erfolgt im Bereich des Außendurchmessers des zweiten Dicht­ rings 17.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist für diesen Fall eine Ausgestaltung der An­ ordnung des Einbauraums 19 des zweiten Dichtrings 17 entsprechend der Fälle 1 bis 3 zulässig.

Im Fall 1 ist die Dichtfläche 28 des zweiten Dichtrings 17 radial wesentlich weiter außen angeordnet, als die Dichtfläche 27 des ersten Dichtrings 11. Daraus ergibt sich eine vergleichsweise größere Differenzfläche, die eine resul­ tierende Kraft des ersten Gehäusebestandteils 10 in Richtung des zweiten Raums 13 mit relativ niedrigerem Druck bedingt.

In Fall 2 ist der Außendurchmesser des zweiten Dichtrings 17 genau so groß, wie der Außendurchmesser des ersten Dichtrings 11. Die hydraulisch wirksame zweite Fläche 15 ist auch in diesem Fall noch größer, als die hydraulisch wirk­ same erste Fläche 14. Eine resultierende Kraft, die gleichgerichtet ist, wie die re­ sultierende Kraft aus Fall 1, bleibt erhalten. Die Größe der Kraft ist demgegen­ über verringert. Bei relativ höherem Druck im Raum 13 verlagert sich der erste Dichtring 11 in Fall 3 in Richtung von Raum 12. Die hydraulisch wirksame Flä­ che wird nun durch den Außenumfang des Dichtrings 11 gebildet, so daß in die­ sem Fall eine hydraulische Kraftkomponente in Richtung von Raum 13 auftritt.

In Fall 3 ist die Anordnung des zweiten Dichtrings 17 gezeigt, wenn die statio­ näre Einheit hydraulisch ausgeglichen ist. Die Dichtflächen 27, 28 des ersten Dichtrings und des zweiten Dichtrings 11, 17 entsprechen einander, so daß un­ abhängig von der Druckbeaufschlagung des ersten und des zweiten Raums 12, 13 keine resultierende Kraft auf den ersten Gehäusebestandteil 10 wirksam ist.

Wird die Dichtfläche 28 des zweiten Dichtrings 17 gegenüber den Beispielen der Fälle 1 bis 3 weiter verringert, ergibt sich in Fall 4 während der bestimmungs­ gemäßen Verwendung der Gleitringdichtung durch die Kraftumkehr eine Ver­ schiebung des Gehäuses 10 entgegen der Federkraft und ein Anlagen desselben an den Gleitring 2 und somit eine unerwünschte zusätzliche Anpressung des Gleitrings 2 an dem Gegenring 1, die zu einer Zerstörung der Dichtflächen führen kann. Die Pfeile in den Diagrammen der Fig. 2, 5, 8 und 11 zeigen sche­ matisch die Größe und Richtung der resultierenden Kraftkomponenten des er­ sten Gehäusebestandteils 10.

In Fig. 3 ist der zweite Dichtring 17 innerhalb seines Einbauraums 19 in ver­ größerter Darstellung für Fall 2 gezeigt.

In Fig. 4 ist die Gleitringdichtung aus Fig. 1 gezeigt, wobei der Druck im zweiten Raum 13 größer ist, als im ersten Raum 12. Dadurch ergibt sich eine Verschie­ bung des ersten und des zweiten Dichtrings 11, 17 innerhalb ihrer Einbauräume in Richtung des ersten Raums 12.

In Fig. 5 sind unter den Voraussetzung aus Fig. 4 mehrere Zuordnungen des zweiten Dichtrings 17 bezogen auf den ersten Dichtring 11 gezeigt.

Dadurch, daß der erste Raum 12 bezogen auf den zweiten Raum 13 mit einem relativen Unterdruck beaufschlagt ist, ist der Außendurchmesser des ersten Dichtrings 11 zur Bestimmung der hydraulischen wirksamen ersten Fläche 14 relevant. Die räumliche Zuordnung des zweiten Dichtrings 17 entspricht der An­ ordnung des zweiten Dichtrings aus Fig. 2. In Fall 1 ist der Außendurchmesser des zweiten Dichtrings 17, der zur Bestimmung der hydraulisch wirksamen zweiten Fläche von Bedeutung ist, wesentlich größer, als der Außendurchmes­ ser des ersten Dichtrings 11. Dadurch ergibt sich eine in Richtung des ersten Raums 12 gerichtete resultierende Kraft, die eine unerwünschte zusätzliche An­ pressung der Dichtflächen 3, 4 von Gegenring 1 und Gleitring 2 aneinander bewirkt.

In Fall 2 sind die Außendurchmesser von erstem und zweitem Dichtring 11, 17 gleich groß, so daß sich keine Differenzfläche einstellt. Der erste Gehäusebe­ standteil 10 ist hydraulisch ausgeglichen. In Fall 3, in dem der Außendurchmes­ ser des zweiten Dichtrings 17 kleiner ist, als der Außendurchmesser des ersten Dichtrings 11 ergibt sich, durch die hydraulisch wirksame Differenzfläche be­ dingt, eine resultierende Verschiebekraft auf den ersten Gehäusebestandteil 10 in Richtung des zweiten Raums 13 mit dem vergleichsweise höheren Durck. In Fall 4 ist der Außendurchmesser des zweiten Dichtrings 17 weiter verkleinert, so daß die resultierende Kraft umgekehrt proportional vergrößert ist.

In Fig. 6 ist der zweite Dichtring 17 innerhalb seines Einbauraums 19 aus Fall 2 gezeigt.

Bei Überlagerung der Darstellungen aus den Fig. 2 und 5 ergibt sich, daß von den Fällen 1 bis 4 nur die Fälle 2 und 3 die Bedingung erfüllen, daß der erste Gehäusebestandteil 10 hydraulisch ausgeglichen ist oder, daß auf sie eine resul­ tierende Kraft in Richtung des zweiten Raums 13 wirkt. Nur in diesen beiden Fällen wird die Bedingung unabhängig davon erfüllt, ob innerhalb des ersten oder innerhalb des zweiten Raums ein vergleichsweise höherer bzw. vergleichs­ weise niedrigerer Druck anliegt.

Es ist erforderlich, daß die Abmessungen des zweiten Dichtrings 17 höchstens so groß sind, wie die Abmessungen des ersten Dichtrings 11. Das Ausfüh­ rungsbeispiel aus den Fig. 7 und 10 unterscheidet sich von dem Ausführungs­ beispiel aus den Fig. 1 und 4 dadurch, daß der Einbauraum 19 des zweiten Dichtrings 17 abweichend gestaltet ist. Auf der dem ersten Raum 12 zuge­ wandten Seite ist der Einbauraum durch eine sich im wesentlichen radial nach außen erstreckende Schulter 20 des ersten Gehäusebestandteils 10 gebildet. Auf der dem zweiten Raum 13 zugewandten Seite ist der Einbauraum 19 durch einen sich radial nach innen erstreckenden Vorsprung 21 begrenzt, der ein­ stückig mit dem zweiten Gehäusebestandteil 16 ausgebildet ist. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich entsprechend dem Wechsel der Dichtfläche 28 von In­ nendurchmesser auf Außendurchmesser wie zu den Fig. 2 und 5 beschrieben, ein Wechsel der Dichtfläche des zweiten Dichtrings 17. Fig. 7 entspricht im we­ sentlichen Fig. 1. Der zweite Dichtring 17 dichtet entlang seines Innendurch­ messers ab. Fig. 7 entspricht im wesentlichen Fig. 1.

In Fig. 8 sind entsprechend Fig. 2 vier Fälle dargestellt, wobei der Druck im er­ sten Raum 12 2 bar beträgt und der Druck im zweiten Raum 13 dem Atmo­ sphärendruck entspricht.

In den Fällen 1 und 2 ist die Dichtfläche 28 des zweiten Dichtrings 17 größer, als die Dichtfläche 27 des ersten Dichtrings 11. Durch die resultierende Ver­ schiebekraft auf die hydraulisch wirksame Differenz-Fläche stützt sich der erste Gehäusebestandteil 10 am zweiten Gehäusebestandteil 16 ab.

In den Fällen 3 und 4 ist die Dichtfläche 28 des zweiten Dichtrings 17 kleiner als die Dichtfläche 27 des ersten Dichtrings 11, so daß sich bei der Konstruktion aus Fig. 7 eine hydraulisch wirksame erste Fläche ergibt, die größer ist, als die hydraulisch wirksame zweite Fläche 15. Eine derartige Ausgestaltung hätte eine unerwünschte zusätzliche Anpressung des Gleitrings 2 an den Gegenring 1 zur Folge.

In Fig. 9 ist der zweite Dichtring aus Fig. 8, Fall 2 in vergrößerter Darstellung gezeigt.

In Fig. 10 ist der zweite Raum 13 mit einem relativ größeren Druck beauf­ schlagt, als der erste Raum 12.

In Fig. 11 ist die Dichtfläche 27 des ersten Dichtrings 11 durch seinen Außen­ durchmesser gebildet. Auch die Dichtfläche 28 des zweiten Dichtrings 17 hat sich, bezogen auf Fig. 8, durch die Umkehr der Druckverhältnisse verändert. Die zur Bestimmung der hydraulisch wirksamen zweiten Fläche 15 relevante Dicht­ fläche 28 umschließt den zweiten Dichtring 17 außenumfangsseitig. In Fall 1 ist die Dichtfläche 28 des zweiten Rings 17 größer als die Dichtfläche 27 des er­ sten Rings 11. Durch eine derartige Ausgestaltung wird eine zusätzliche An­ preßkraft des Gleitrings 2 an den Gegenring 1 bewirkt. In Fall 2 liegen die Dicht­ flächen 27, 28 des ersten und des zweiten Dichtrings 11, 17 in radialer Rich­ tung auf einem Niveau, so daß die gesamte stationäre Einheit hydraulisch aus­ geglichen ist. In den Fig. 3 und 4 hat die Dichtfläche 28 des zweiten Dichtrings 17 einen kleineren Durchmesser, als die Dichtfläche 27 des ersten Dichtrings 11. Die hydraulisch wirksame erste Fläche 14 ist dadurch größer als die hydrau­ lisch wirksame zweite Fläche 15, so daß sich eine resultierende Kraft auf das erste Gehäusebestandteil 10 in Richtung des zweiten Raums 13 einstellt.

Überlagert man auch für das zweite Ausführungsbeispiel die Fig. 8 und 11, ist zu erkennen, daß ebenfalls nur die Fälle 2 und 3 die gestellte Aufgabe lösen können. Nur in den Fällen 2 und 3 ist die stationäre Einheit hydraulisch ausge­ glichen und/oder das erste Gehäusebestandteil stützt sich mit einer in Richtung des zweiten Raums 13 gerichteten Kraft am zweiten Gehäusebestandteil 16 ab. Eine zusätzliche Erhöhung der Anpreßkraft zwischen dem Gegenring 1 und dem Gleitring 2 wird in jedem Fall sicher vermieden.

In Fig. 12 ist der zweite Dichtring 17 aus Fall 2 als Einzelteil innerhalb seines Einbauraums 19 vergrößert gezeigt.

Bei einer Ausgestaltung gemäß der Fig. 7 und 10 und unter der Voraussetzung, daß der erste Dichtring 11 und der zweite Dichtring 17 übereinstimmend aus­ gebildet sind und innerhalb der Gleitringdichtung die Symmetrieachse konzen­ trisch umschließen, ist immer sichergestellt, daß die stationäre Einheit hydrau­ lisch ausgeglichen ist.

Claims (6)

1. Gleitringdichtung mit einem Gegenring (1) und einem Gleitring (2), die einander unter axialer Vorspannung mit Dichtflächen (3, 4) dichtend berühren, wobei der Gegenring (1) und/oder der Gleitring (2) durch die Federkraft zumindest eines Federelements (5) in axialer Richtung elastisch nachgiebig an einem Widerlager abgestützt sind, wobei der Gegenring (1) und ein als Widerlager ausgebildeter Stellring (6) relativ unverdrehbar miteinander verbunden sind und eine abzudichtende Welle (7) relativ unverdrehbar umschließen und gegeneinander und gegenüber der Welle (7) durch jeweils zumindest eine Dichtung (8, 9) aus elastomerem Werkstoff abgedichtet sind, wobei der Gleitring (2) mit einem als Widerlager ausgebildeten ersten Gehäusebestandteil (10) relativ unverdrehbar verbunden und demgegenüber durch einen ersten Dichtring (11) aus elastomerem Werkstoff abgedichtet ist, wobei der erste Gehäusebestandteil (10) von einem zweiten Gehäusebestandteil (16) zumindest teilweise radial außenseitig umschlossen und nur in axialer Richtung relativ verschiebbar geführt ist, wobei der erste (10) und der zweite Gehäusebestandteil (16) durch einen zweiten Dichtring (17) aus elastomerem Werkstoff abgedichtet sind, wobei der abzudichtende erste (12) und zweite Raum (13) axial beiderseits der Gleitringdichtung wahlweise mit relativem Über- oder Unterdruck beaufschlagbar sind, wobei unabhängig von den Druckverhältnissen in den beiden Räumen (12, 13) relativ zueinander der Dichtring (11, 17), der dem mit relativ hohem Druck beaufschlagten Raum (12, 13) zugewandt ist, eine Dichtfläche (27, 28) aufweist, deren Durchmesser höchstens so groß wie der Durchmesser der Dichtfläche (28), 27) des Dichtrings (17, 11) ist, der dem mit relativ niedrigerem Druck beaufschlagten Raum (13, 12) zugewandt ist.

2. Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag der Summe aus der Federkraft des Federelements (5) und dem Produkt aus dem Druck im ersten Raum (12) und einer hydraulisch wirksamen, resultierenden Kreisringfläche, die aus der Differenz der zweiten Fläche (15) und der ersten Fläche (14) gebildet ist, zumindest so groß ist, wie das Produkt aus dem Druck im zweiten Raum (13) und derselben resultierenden Kreisringfläche.

3. Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (5) in axialer Richtung zwischen dem Gleitring (2) und dem ersten Gehäusebestandteil (10) angeordnet ist.

4. Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Dichtring (17) in einer radial nach außen in Richtung des zweiten Gehäusebestandteils (16) offenen umlaufenden Nut (18) des ersten Gehäusebestandteils (10) unter elastischer Vorspannung dichtend angeordnet ist.

5. Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Dichtring (17) in einem Einbauraum (19) angeordnet ist, der auf der dem ersten Raum (12) zugewandten Seite durch eine sich im wesentlichen radial nach außen erstreckende Schulter (20) des ersten Gehäusebestandteils (10) und auf der dem zweiten Raum (13) zugewandten Seite durch einen sich im wesentlichen radial nach innen erstreckenden Vorsprung (21) des zweiten Gehäusebestandteils (16) begrenzt ist und daß die Schulter (20) und der Vorsprung (21) einander axial mit Abstand benachbart sind.

6. Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Gehäusebestandteil (10) den Gleitring (2) zumindest teilweise mit radialem Abstand außenseitig umschließt und daß in dem durch den Abstand gebildeten Spalt (22) der erste Dichtring (11) verliergesichert angeordnet ist.