DE69016253T2

DE69016253T2 - Drehrichtungsunabhängige kontaktlose Gleitringdichtung.

Info

Publication number: DE69016253T2
Application number: DE69016253T
Authority: DE
Inventors: Abraham Lipschitz
Original assignee: EG&G Sealol Inc
Current assignee: EG&G Sealol Inc
Priority date: 1989-04-14
Filing date: 1990-04-10
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2010-04-11
Also published as: DE69016253D1; EP0396441B1; EP0396441A1; US5143384A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine drehrichtungsunabhängige, berührungslose Dichtung zum Abdichten einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Inneren eines Gehäuses, das mit einer drehbaren Welle ausgerüstet ist, gegenüber der Umwelt.
Die Mehrzahl der Dichtungen, die dazu benutzt werden, drehende Wellen in Druckräumen abzudichten, sind Berührungsdichtungen, die eine Rotor aufweisen, der an einer Welle befestigt ist sowie einen Stator, der am Gehäuse befestigt ist. Wenn sich bei diesen üblichen Dichtungen die Welle dreht, dann stehen der Rotor und der Stator körperlich miteinander in Berührung und gleiten relativ zueinanander. Dies führt dazu, daß zwischen den Stirnflächen des Rotors und des Stators ein Abrieb auftritt. Solche Berührungsdichtungen benötigen aus diesem Grunde eine Schmierung an oder zwischen den Reibungsflächen des Rotors und des Stators und zwar insbesondere dann, wenn diese Flächen hohen Drücken und besonders großen Geschwindigkeiten ausgesetzt sind. Wenn die abgedichtete unter Druck stehende Flüssigkeit gute Schmierungseigenschaften hat, dann kann die Verwendung von Berührungsdichtungen akzeptiert werden. Wenn solche Berührungsdichtungen jedoch zum Abdichten von Fluiden benutzt weren, die keine guten Schmiereigenschaften haben, beispielsweise von Luft oder Dampf, dann zeigen sie unerwünschte Abriebeigenschaften und neigen zu Leckagen.
Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, sind bereits Bemühungen unternommen worden, um berührungslose Dichtungen herzustellen, die zwischen dem Rotor und dem Stator eine Lücke haben und bei denen demzufolge eine Reibung vermieden wird. Solche berührungslose Dichtungen bilden jedoch nur einen kleinen Prozentsatz der üblichen Dichtungen. Darüber hinaus haben die üblichen, berührungslosen Dichtungen nur begrenzte Anwendungsmöglichkeiten und einen begrenzten Wert. Übliche, berührungslose Dichtungen benutzen im allgemeinen spiralförmige Nuten in der Stirnfläche des Rotors. Ein Beispiel für eine solche Dichtung ist in der US-A-4 212 472 (Sedy) unter dem Titel "Selbstausrichtende Spiralnutendichtung" beschrieben. Diese berührungslosen Dichtungen sind so ausgelegt, daß sie nur bei einer Drehrichtung funktionieren. Wenn die Dichtungen in der entgegengesetzten Richtung betrieben werden, dann trennen sie nicht, sondern werden aufeinander zu gezogen oder gesaugt, wobei der Abrieb gefördert und letztlich die Zerstörung der Dichtung herbeigeführt wird. Aus diesen Gründen haben berührungslose Dichtungen, bei denen Spiralnuten verwendet werden, nur begrenzte Anwendungsmöglichkeiten.
Die DE-A-1 964 150 offenbart eine drehrichtungsunabhängige, berührungslose Dichtung zum Abdichten eines unter Druck stehenden Fluids im Inneren eines Gehäuses, das mit einer drehbaren Welle ausgerüstet ist, gegenüber der Umgebung. Die genannte Druckschrift gibt jedoch keinerlei Lehre bezüglich der Querschnittsform der Nuten oder ihrer Größe.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Probleme und Nachteile der bekannten Dichtungen dadurch zu überwinden, daß eine drehrichtungsunabhängige, berührungslose Dichtung angegeben wird, die ein unter Druck stehendes Fluid im Inneren eines Gehäuses, das mit einer drehbaren Welle ausgerüstet ist, gegenüber der Umgebung abdichtet, und zwar unabhängig von der Drehrichtung der Welle.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Dichtung anzugeben, die die notwendigen Eigenschaften zum Einschluß von Gasen und Flüssigkeiten mit schlechten Schmierungseigenschaften aufweist, beispielsweise von Freon, Luft oder heißem Wasser.
Wiederum eine weitere Aufgabe besteht darin, eine drehrichtungsunabhängige, berührungslose Dichtung anzugeben, bei der eine Leckage besonders gut verhindert werden kann, während der Verbrauch an Reibungskraft vernachlässigbar ist.
Wiederum eine weitere Aufgabe besteht darin, eine drehrichtungsunabhängige, berührungslose Dichtung anzugeben, die einen Rotor und einen Stator umfaßt, die in zwei Segmente aufgespalten sind, um sie leicht auf die Welle aufzubringen oder von der Welle abzunehmen.
Zusätzliche Aufgaben und Vorteile, die der Erfindung zugrundliegen oder durch sie erreicht werden, gehen zum Teil aus der nachfolgenden Beschreibung hervor und sind zum Teil aus der Beschreibung herleitbar oder sie können durch die praktische Anwendung der Erfindung erkannt werden. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung können mit Hilfe der Baugruppen und Kombinationen realisiert und erreicht werden, die im wesentlichen in den beigefügten Ansprüchen dargelegt sind.
Um die Aufgaben zu lösen und aufgrund der Zweckvorgabe der Erfindung, wie sie nachfolgend ausgeführt und ausführlich beschrieben worden ist, besteht die Erfindung im wesentlichen in einer drehrichtungs-unabhängigen Dichtung zum Abdichten einer Druckflüsigkeit im Inneren eines mit einer drehbaren Welle versehenen Gehäuses, wobei die Dichtung folgende Teile umfaßt: einen Rotor, der an der Welle zum Umlauf mit dieser befestigt ist und eine erste, ringförmige Dichtungsfläche aufweist, die zur Welle im wesentlichen senkrecht steht, einen Stator, der zu einer Bewegung auf den Rotor zu und von ihm weg relativ zum Gehäuse axial verschiebbar gelagert ist, wobei der Stator eine zweite, ringförmige Dichtungsfläche aufweist, die zur Welle im wesentlichen senkrecht steht, wobei die erste und die zweite, ringförmige Dichtungsfläche einander gegenüberliegen und miteinander ausgerichtet sind, wobei eine veränderbare Lücke zwischen den Dichtungsflächen einen Kanal für die Druckflüssigkeit bildet, durch den diese in Richtung der Umgebung strömen kann, Mittel zum Verhindern einer Drehung des Stators relativ zum Gehäuse, Dichtungsmittel, mit deren Hilfe eine Strömung der Druckflüssigkeit in die Umgebung über andere Bereiche als quer über die Dichtungsflächen im wesentlichen verhindert wird, eine Einrichtung zum Vorspannen des Stators und dessen zweiter, ringförmiger Dichtungsfläche in Richtung auf den Rotor und dessen erste, ringförmige Dichtungsfläche, und mehrere radiale Nuten zum Erzeugen einer Lücke zwischen der ersten und der zweiten, ringförmigen Dichtungsfläche in Abhängigkeit von der relativen Drehung zwischen der ersten und zweiten, ringförmigen Dichtungsfläche; eine solche Dichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten eine gekrümmte Form in bezug auf einen radialen Querschnitt haben, wobei die Nuten einen Teil des Abstandes zwischen dem inneren und dem äußeren Durchmesser überspannen und in Flüssigkeitsverbindung mit der Druckflüssigkeit stehen, wobei die Lücke dazu gebracht wird, innerhalb eines vorgewählten Bereiches zu bleiben und zwar unabhängig von der Drehrichtung des Rotors, wobei die Nuten eine drehrichtungsunabhängige, berührungslose Dichtung bilden und wobei die Tiefe der radialen Nuten innerhalb des Bereiches zwischen 5 und 26 um liegt.
Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht die Vorrichtung zum Erzeugen der Lücke in mehreren radialen Nuten, die in einer der ersten und zweiten Dichtungsflächen eingeformt sind und die so liegen, daß sie mit dem Druckfluid in Verbindung stehen. Vorzugsweise verlaufen die radialen Nuten vom Außenumfang der Dichtungsfläche, in der sie eingeformt sind, auf einer Strecke, die kleiner ist als die radiale Spannweite der jeweiligen Dichtungsfläche. Der verbleibende Teil der Dichtungsfläche bildet stromabwärts der radialen Nuten einen Dichtungsdamm. Die radialen Nuten sind so weit voneinander entfernt, daß sie durch mehrere Stege voneinander getrennt werden. Das Verhältnis des Abstandes zwischen den Dichtungsflächen an den ungenuteten Stellen gegenüber dem Abstand zwischen dem Boden der radialen Nuten und der gegenüberliegenden Dichtungsfläche liegt vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,3.
Es ist selbstverständlich, daß sowohl die obige allgemeine Beschreibung als auch die nachfolgende genaue Beschreibung lediglich erläuternden und beispielhaften Charakter haben und daß sie die Erfindung nicht beschränken sollen, wie sie in den Ansprüchen niedergelegt ist.
Alternativ werden in denjenigen Fällen, in denen der Stator und der Rotor durch das Druckfluid im Gehäuse gegeneinander vorgespannt sind, die Aufgaben durch die Merkmale gelöst, wie sie im unabhängigen Anspruch 17 enthalten sind.
Die beigefügten Zeichnungen, die Teil der Beschreibung sind, stellen einige Ausführungsformen der Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.
Fig. 1 ist ein Querschnitt durch eine erste Ausführungsform der drehrichtungsunabhängigen, berührungslosen Dichtung nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Vorderansicht längs der Linie 2-2 in Fig. 1 und stellt eine Dichtungsfläche der erfindungsgemäßen Rotors dar;
Fig. 3 ist eine Draufsicht längs der Linie 3-3 in Fig. 2 und stellt eine Querschnittsansicht der Radialnuten dar, die im erfindungsgemäßen Rotor eingeformt sind;
Fig. 4 ist eine Vorderansicht längs der Linie 4-4 in Fig. 1 und stellt die Dichtungsfläche des Stators dar.
Fig. 5 ist eine geschnittene Teilansicht, die die Dichtungsflächen des Stators und des Rotors in einem Zustand darstellt, in dem sie miteinander in Berührung stehen.
Fig. 5A ist ein Druckdiagramm, das die hydrostatische Druckverteilung über den Dichtungsflächen gemäß Fig. 5 darstellt;
Fig. 6 ist eine geschnittene Teilansicht des Stators und des Rotors, die durch eine große Lücke voneinander getrennt sind;
Fig. 6A ist ein Druckdiagramm, das die hydrostatische Druckverteilung auf den Dichtungsflächen gemäß Fig. 6 darstellt;
Fig. 7 ist eine geschnittene Teilansicht, die den Stator und den Rotor darstellt, die durch eine ordnungsgemäße Lücken voneinander getrennt sind;
Fig. 7A ist ein Druckdiagramm, das die hydrostatische Druckverteilung auf den Dichtungsflächen gemäß Fig. 7 darstellt;
Fig. 8 ist eine Draufsicht, die die relativen Gleitflächen zwischen dem Rotor und dem Stator darstellt;
Fig. 9 ist ein Umfangsdruck-Diagramm, das die hydrodynamischen Druckwirkungen darstellt, die zwischen den umlaufenden Rotor und dem Stator nach der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, wenn sich der Rotor in der angegebenen Richtung dreht.
Fig. 10 ist eine geschnittene Teilansicht ähnlich der in Fig. 1, die jedoch eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Es wird nun im einzelnen auf die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Wann immer dies möglich ist, wird in allen Zeichnungen zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile dieselbe Bezugsziffer verwendet.
Gemäß der Erfindung ist eine drehrichtungsunabhängige Dichtung zum Abdichten eines Druckfluids im Inneren eines Gehäuses, das mit einer drehbaren Welle versehen ist, von der Umwelt vorgesehen. Gemäß Fig. 1 dient die drehrichtungsunabhängige, berührungslose Dichtung 20 nach der vorliegenden Erfindung dazu, eine Dichtung zwischen einem Hochdruckbereich, der auf einer Seite einer drehbaren Welle 22 liegt, und einem Niederdruck- oder Umweltbereich vorzusehen, der auf der anderen Seite der drehbaren Welle 22 liegt. Der Hochdruckbereich ist gemäß Fig. 1 innerhalb eines Maschinengehäuses eingeschlossen und liegt außerhalb der Welle 22 und der Dichtung 20. Der Umgebungsdruckbereich liegt links vom Maschinengehäuse 24 und längs des Außendurchmessers 23 der Welle 22 nahe bei der Dichtung 20.
Erfindungsgemäß ist ein Rotor auf der Welle befestigt und gegen sie abgedichtet und der Rotor hat eine erste, ringförmige Dichtungsfläche, die zur Welle im wesentichen senkrecht steht. Wie dies bereits ausgeführt worden ist, umfaßt die Dichtung 20 einen Umfangsrotor 26, der eine Dichtungsfläche 38 hat. Der Rotor 26 ist über einen Rotorträger 28 an der drehbaren Maschinenwelle 22 befestigt.
Erfindungsgemäß ist ein Stator relativ zum Gehäuse axial verschiebbar gehalten und kann sich auf den Rotor zu und von ihm wegbewegen und der Stator hat eine zweite, ringförmige Dichtungsfläche, die zur Welle im wesentlichen senkrecht steht. Der Stator 30 hat einen hinteren Teil 32, der jeweils obere und untere Flächen 32a, 32b hat, sowie eine Dichtungsfläche 40, die dem hinteren Teil 32 gegenüberliegt. Der Stator 30 liegt innerhalb eines U-förmigen Napfes 34, der mit Hilfe üblicher Mittel am Gehäuse 24 befestigt und ihm gegenüber abgedichtet ist. Der Napf 34 bildet eine langgestrecke Vertiefung 36, die ihrerseits obere, untere und hintere Wände 36a, 36b und 36c hat und in der der hintere Teil 32 des Stators 30 verschiebbar so aufgenommen ist, daß er sich entsprechend der von ihm aufgenommenen Kraft axial bewegen kann.
Die obere Fläche 32a kann längs der oberen Wand 36a gleiten und die untere Fläche 32b kann längs der unteren Wand 36b der Napfvertiefung 36 gleiten. Längs der unteren Fläche 32b des hinteren Teiles 32 kann eine Vertiefung 46 eingeformt sein. Dies führt dazu, daß die untere Fläche 32b in der Länge kürzer sein kann als die obere Fläche 32a des Stators 30.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht der Napf 34 aus Metall, der Stator 30 besteht aus einem Carbon-Graphit-Dichtungsring und der Rotor 26 besteht aus einem harten, abriebbeständigen Material, beispielsweise aus Siliziumkarbid.
Erfindungsgemäß liegen die erste und zweite Dichtungsfläche in einem vorbestimmten Betriebsabstand einander gegenüber, sind miteinander ausgerichtet und bilden eine Lücke, wobei die Lücke für das Druckfluid einen Kanal bildet, durch den es in Richtung auf die Umgebung strömen kann. Wie dies in den Fig. 1 und 10 dargestellt ist, sind der Rotor 26 und der Stator 30, einander gegenüberliegend, so ausgerichtet, daß der als Lücke A bezeichnete Betriebsabstand zwischen den Dichtungsflächen liegt. Wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, hat der Rotor 26 im Dichtungsbereich eine Umfangs- Dichtungsfläche 38, die zur Achse der Welle 22 im wesentlichen senkrecht steht. Gemäß Fig. 4 hat der Dichtungsbereich des Stators 30 in ähnlicher Weise eine ringförmige Stator-Dichtungsfläche 40.
Erfindungsgemäß sind Mittel vorgesehen, mit deren Hilfe die Drehung des Stators relativ zum Gehäuse verhindert werden kann. Diese Mittel zum Verhindern der Statordrehung umfassen vorzugsweise eine Drehverhinderungsnase 42, die am Napf 34 angebracht oder mit ihm einstückig sein kann. Die Nase 42 arbeitet mit einem oder mehreren Schlitzen zusammen, die im Stator 30 eingeformt sind, um den Stator 30 auf diese Weise dran zu hindern, sich relativ zum Napf 34 zu drehen, der seinerseits starr im Gehäuse 34 befestigt und gegen dieses abgedichtet ist. Ferner kann ein Halteteil 43 vorgesehen sein, um die Stellung des Stators 30 zu sichern und um sein Herausgleiten unter dem Einfluß der Feder 50 zu verhindern.
Erfindungsgemäß ist eine Dichtungsvorrichtung vorgesehen, mit deren Hilfe eine Strömung des Druckfluids nach außen durch irgendeinen Kanal mit Ausnahme der Lücke zwischen den ersten und zweiten Dichtungsflächen verhindert werden kann. Wie dies dargestellt ist, ist in einer Ringnut, die in der äußeren Umfangsfläche des Rotors 26 eingeformt ist, eine statische Dichtung 44 eingepaßt, die ihrerseits eng gegen die Innenwand des Rotorträgers 28 anliegt. Die statische Dichtung 44 hat vorzugsweise die Form eines elastomeren O-Ringes, der als Dichtung wirkt, um eine Leckage längs der Außenfläche des Rotors 26 zu verhindern oder wenigstens klein zu halten. Die Drehung der Welle 22 führt zu einer gemeinsamen Drehung der folgenden Teile: Welle 22, Rotorträger 28, Rotor 26 und statische Dichtung 24.
Wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, kann die Dichtungsvorrichtung auch eine zweite Dichtung 48 aufweisen, die zwischen der Bodenfläche 32b des Stators 30 und dem Napf 34 liegt. Die zweite Dichtung 48 bildet eine Dichtung zwischen dem Stator 30 und dem Napf 34. Vorzugsseise wird die zweite Dichtung 48 aus einem elastomeren O-Ring gebildet. Wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, kann die zweite Dichtung 48 innerhalb einer Vertiefung 46 liegen, die an der Bodenfläche 32b des Stators 30 ausgebildet ist. Die zweite Dichtung 48 wird durch eine Sicherungsvorrichtung an Ort und Stelle gehalten, die ihrerseits durch eine Feder 50 gegen die hintere Druckfläche 52 des hinteren Teiles 32 gedrückt wird.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung vorgesehen, mit deren Hilfe der Stator und dessen zweite, ringförmige Dichtungsfläche in Richtung auf den Rotor und dessen erste, ringförmige Dichtungsfläche gedrückt wird. Wie dies dargestellt ist, umfaßt diese Spanneinrichtung eine Feder 50, eine hintere Druckfläche 52 des Stators und einen Fluidkanal 54. Wenn das Gehäuse nicht unter Druck steht, dann drückt die Ferder den Stator in Richtung auf den Rotor. Wenn das Gehäuse unter Druck steht, dann wirkt eine hydrostatische Kraft auf die hintere Druckfläche 52 ein. Diese Kraft drückt den Stator in Richtung auf den Rotor. Die Variablen, die zu der resultierenden, hydrostatischen Kraft führen, umfassen unter anderem die Größe der hinteren Druckfläche 52 und des Fluidkanals 54. Der Stator kann so ausgelegt werden, daß er einer gegebenen, hydrostatischen Kraft bei einem gegebenen, vorgewählten Betriebsdruck ausgesetzt wird. Die Gesamtstärke der hydrostatischen Kräfte, die auf den Stator einwirken, kann durch eine Einstellung des Flächenbereiches der hinteren Druckfläche 52 verhindert werden. Der Flächenbereich der hinteren Druckfläche 52 kann dadurch verändert werden, daß sowohl die Größe des Stators 30 als auch die Größe der Vertiefung 46 geändert wird, die ihrerseits im Stator 30 eingeformt ist.
Innerhalb der Grenzen der oberen und hinteren Wände des Napfes 34 befindet sich ein Fluidkanal 54, der die oberen und unteren Fläche 32a und 32b des hinteren Teiles 32 des Rotors 30 umgibt. Der Fluidkanal 54 ermöglicht dem Druckfluid im Gehäuse einen direkten Zugang zur hinteren Druckfläche 52. Der Fluidkanal ermöglicht es darüber hinaus dem unter hohem Druck stehenden Fluid, die Oberseite und die Seiten des Stators 30 zu umrunden. Auf diese Weise werden die Kräfte des unter hohem Druck stehenden Fluids zwischen dem Stator 30 und der Napfschürze 35 abgeblockt und sie drücken den Stator 30 gegen den Rotor 26. Ein Druckanstieg des unter Druck stehenden Fluids führt demzufolge zu einem Anstieg der Kraft, die auf die hintere Druckfläche 52 einwirkt. Die Kraft des hydraulischen Fluids, die bei einem bestimmten Druck auf den Stator einwirkt, kann in ähnlicher Weise durch eine Veränderung des Flächenbereiches der hinteren Druckfläche 52 dadurch geändert werde, daß der Durchmesser der Napfschürze 35 der benachbarten Teile geändert wird.
Bei der bevorzugten Ausführungsform weist die Dichtung ferner eine Feder 50 auf, die innerhalb einer Vertiefung liegt, die in der hinteren Wand 36c der Napfvertiefung 36 eingeformt ist. Die Feder übt durch indirektes Einwirken auf die hintere Druckfläche 52 eine statische Kraft aus, um die Dichtungsflächen 38 und 40 des Stators und des Rotors zusammenzudrücken. Wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, drückt die Feder gegen eine Abdeckscheibe 51, die ihrerseits mit der hinteren Druckfläche 52 in Berührung steht. Die statische Kraft, die von der Feder 50 ausgeübt wird, wird in ihrer Größe im Vergleich zur hydrostatischen Kraft dann schnell vernachlässigbar, wenn die Dichtung den Betriebsbedingungen unterworfen wird.
Erfindungsgemäß ist ferner eine Vorrichtung vorgesehen, mit deren Hilfe eine Kraft erzeugt werden kann, die von der Größe der Lücke abhängig ist und die dazu führt, daß die Lücke zwischen dem Rotor und dem Stator innerhalb eines vorgewählten Bereiches bleibt, und zwar unabhängig von der Drehrichtung des Rotors, so daß auf diese Weise eine richtungsunabhängige, berührungslose Dichtung geschaffen wird. Wie dies noch erläutert wird, erzeugt die genannte Lückenüberwachungsvorrichtung eine gesteuerte Abhebekraft, die auf die Dichtungsflächen einwirkt. Die Lückenüberwachungsvorrichtung umfaßt mehrere Radialnuten 58, die in der Dichtungsfläche 38 des Rotors eingeformt sind und die dazu dienen, eine Fluidverbindung mit dem Druckfluid herzustellen. Als Alternative kann auch eine Ausführungsform angesehen werden, bei der mehrere Radialnuten in der Dichtungsfläche 40 des Stators angeordnet sind. Wie dies dargestellt ist, sind die Radialnuten zu einer radialen Linie der Rotor-Dichtungsfläche 38 symmetrisch und haben im Querschnitt eine gekrümmte Form. Es können jedoch auch Nuten verwendet werden, die andere Querschnitte haben, beispielsweise einen rechteckigen Querschnitt. Die Radialnuten haben einen solchen Abstand voneinander, daß zwischen ihnen Stege 60 liegen. Die Radialnuten 58 und die Stege 60 haben jeweils vorzugsweise eine einheitliche Breite. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist darüber hinaus die der Radialnuten 58 mit der Breite der Stege 60 in etwa gleich. Die Radialnuten 58 haben eine Tiefe, die zwischen 5 und 25 um liegt und sie haben vorzugsweise eine Breite, die zwischen 2,5 und 12,7 mm liegt.
Gemäß Fig. 1 erstrecken sich die Radialnuten 58 vom Außenumfang der Rotor-Dichtungsfläche 38 aus auf einer Strecke nach innen, die kleiner ist als die radiale Spannweite der Rotordichtungsfläche 38. Der verbleibende Teil der Rotordichtungsfläche 38 bildet einen Dichtungsdamm 62, der in Radialrichtung stromabwärts oder innerhalb der Radialnuten 58 liegt. Dies führt dazu, daß der radiale Dichtungsdamm dazu neigt, die Strömung des Druckfluids in die umgebende Atmosphäre zu verhindern und auf diese Weise die Leckage klein zu halten. Die radiale Länge der Radialnuten 58 ist vorzugsweise größer als die Radiallänge des Dichtungsdammes 62. Bei der bevorzugten Ausführungsform hat der Dichtungsdamm 62 eine radiale Länge, die wenigstens im Bereich zwischen 1 und 1,3 mm liegt.
Die erfindungsgemäße Dichtung ist in der Lage, eine in ihrer Größe vorgewählte Lücke oder einen entsprechenden Raum zwischen den Dichtungsflächen des Rotors und des Stators zu erzeugen, und zwar aufgrund der Gesamtkraft, die durch die Schließ- und Öffnungskräfte erzeugt wird, die auf die Dichtung einwirken. Die Dichtung ist insbesondere so ausgelegt, daß selbstrückstellende Schließ- und Öffnungskräfte erzeugt werden, die in der Lage sind, eine vorbestimmte Lücke zwischen den Dichtungsflächen zu erzeugen.
Die Schließkraft, die auf die Dichtung einwirkt, ist in erster Linie eine Funktion der Höhe des Druckes, der auf die linke Seite des Stators 30 einwirkt, obwohl die Kraft, die von der Feder 50 bereitgestellt wird, ebenfalls den Stator in Richtung auf den Rotor drückt. Diese Federkraft ist jedoch annähernd konstant und die Größe der Federkraft wird dann unbedeutend, wenn die Dichtung einem hohen Druck unterworfen wird. Die wichtigeren Variablen, die in den gesamten hydrostatischen Druck eingehen, der auf den Stator einwirkt, bestehen aus dem Betriebsdruck und dem Bereich der hinteren Druckfläche 52, auf die der Druck einwirkt. Die Größe der Schließkraft kann dadurch verändert werden, daß der Innendurchmesser der zweiten Dichtung 48 zusammen mit dem Durchmesser der Napfschürze 35 verändert wird, wodurch der Flächenbereich, auf den die hydrostatischen Kräfte einwirken, entweder vergrößert oder verkleinert wird.
Die Feder 50 dient dazu, die Dichtungsflächen 38 und 40 des Rotors und Stators dann zusammenzuhalten, wenn die Maschine nicht läuft. Die von der Feder 50 erzeugte Kraft ist sehr gering im Vergleich zur Belastung, die durch den hydrostatischen Druck auftritt. Wenn die Maschine einmal unter Druck gesetzt wird, dann übersteigt die Druckkraft schnell die Federkraft.
Die Öffnungskraft, die auf der Dichtung ansetzt, ist eine Funktion von verschiedenen Variablen, einschließlich der Breite und der Länge der Radialnuten 58, der Querschnitt- Geometrie dieser Radialnuten 58, des Druckes des Druckfluids, der Drehgeschwindigkeit der Welle 22, der Größe der Lücke zwischen den Dichtungsflächen und der Viskosität des Fluids. Wie dies im einzelnen weiter unten beschrieben werden wird, füllt das Druckfluid die Nuten selbst dann aus, wenn die Dichtungsflächen miteinander in Berührung sind, wodurch eine Öffnungskraft an der Schnittstelle der Nuten und der gegenüberliegenden Dichtungsfläche erzeugt wird. Die Radialnuten sind so bemessen, daß dann, wenn der Druck auf den Betriebsdruck ansteigt, die Öffnungs- oder Abhebekraft an der Schnittstelle der Nuten und der Dichtungsfläche die Dichtungsflächen voneinander abhebt und eine Lücke erzeugt. Wenn zwischen den Dichtungsflächen erst einmal eine Lücke erzeugt worden ist, dann hält das Druckfluid, abhängig von der hydrostatischen Öffnungskraft, auf dem gesamten Bereich der Dichtungsfläche, die Lücke offen. Wie dies nun im einzelnen beschrieben wird, neigen die lückenabhängigen, hydrostatischen Kräfte dazu, die Dichtungsflächen dazu zu bringen, bei Betriebsdrücken zu schwimmen. Wenn der Stator und der Rotor darüber hinaus relativ zueinander umlaufen, dann werden hydrodynamische Öffnungskräfte entwickelt und zwar aufgrund der Fluidscherkräfte zwischen den Dichtungsflächen in der Nähe der Radialnuten, wie dies in den Fig. 8 und 9 dargestellt ist. Die Größe dieser hydrodynamischen Kraft ist unter anderem eine Funktion der erfindungsgemäßen Radialnutenform, der Eigenschaften des Druckfluids und der Größe des Raumes zwischen Rotor und Stator. Die Fließ- und Öffnungskräfte stehen in einer Wechselbeziehung, da die Größe der hydrostatischen und hydrodynamische Kräfte sich entsprechend der Größe der Lücke ändert.
Unter Betriebsbedingungen erzeugt die erfindungsgemäße Dichtung eine ordnungsgemäße Lückengröße dadurch, daß die einander entgegengesetzten Kräfte, die auf sie einwirken, im wesentlichen gleich gehalten werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Dichtung so ausgelegt, daß die Größe der Lücke üblicherweise bei 2,5 um liegt. Wie dies weiter unten im Zusammenhang mit den Fig. 5A, 6A, 7A und 9 beschrieben wird, ändern sich die hydrostatischen und hydrodynamischen Kräfte, die auf die Schnittstelle der Dichtungsflächen 38 und 40 des Rotors und Stators einwirken, in Abhängigkeit von der Größe der Lücke. Die hydrodynamische Kraft reagiert auf die Lückengröße hochempfindlich. Im allgemeinen führt eine geringe Lückengröße zu hohen hydrodynamischen und hydrostatischen Öffnungskräften, während eine große Lückengröße zu geringen Öffnungskräften führt. Extrem hohe, hydrodynamische Kräfte werden dann entwickelt, wenn Rotor und Stator sich fast berühren. Die erfindungsgemäße Dichtung führt auf diese Weise bei Betriebsdruck und Betriebsgeschwindigkeit zu einer berührungslosen Dichtung.
Die erfindungsgemäße Dichtung ist so ausgelegt, daß dann, wenn der Druck relativ zur Belastung, die durch die Feder aufgebracht wird, erheblich wird, eine hydrostatische Balance erzielt wird, wobei der Stator 30 tatsächlich auf einem Fluidfilm schwimmt. Wenn die Dichtungsflächen anfänglich in Berührung miteinander sind und relativ zueinander nicht gleiten, dann ist die Kraft, die den Stator in Richtung des Rotors drückt, die Summe aus der Federkraft und des Integral des Druckes, der auf die hintere Druckfläche 52 des Stators einwirkt. Die Kraft, die dazu neigt, den Stator vom Rotor wegzudrücken, ist das Integral des Druckes, der auf die sich berührenden Dichtungsflächen bei den Radialnuten 58 einwirkt. Dieser Zustand ist allgemein in Fig. 5 dargestellt. Die Dichtung ist so ausgelegt, daß die Öffnungskraft an der Schnittstelle der Dichtungsflächen bei Betriebsdruck die Schließkraft geringfügig übersteigt und dabei zwischen den Dichtungsflächen eine kleine Lücke erzeugt.
Wie dies in den Fig. 6 bis 7A dargestellt ist, ändert sich das Druckverteilungsprofil dann, wenn sich die Lücke öffnet. Gemäß Fig. 6A nimmt die hydrostatische Öffnungskraft dann ab, wenn die Lücke zwischen den Dichtungsflächen zu groß wird. Bei einer gewollten Lückengröße besteht eine Balance zwichen den hydrostatischen Öffnungs- und Schließkräften und gemäß den Fig. 7 und 7A schwimmen die Dichtungsflächen auf einem Fluidfilm.
Wenn die Welle 22 umläuft und der Rotor und der Stator zu dicht beieinanderstehen, dann erzeugen die hydrodynamischen Kräfte, die durch die Fluid-Scherung zwischen den gleitenden Flächen der Dichtungsflächen 38 und 40 des Rotors und Stators erzeugt werden, eine Öffnungskraft. Insbesondere die Radialnuten 58 führen dazu, daß das Fluid seine viskositätsabhängige Strömung entsprechend der genauen, geometrischen Ausführung dieser Nuten ändert. Die Änderung der viskositätsbeherrschten Strömung des Fluids führt zu einer Änderung des Umfangsdruckes, was wiederum dazu führt, daß sich die Lückengröße ändert. Wenn die Lückengröße ansteigt, dann sinkt die hydrodynamische Kraft ab, wie dies in bezug auf die Druckprofile gemäß Fig. 9 erläutert worden ist. Dies wiederum führt dazu, daß dann, wenn die Lücke zu groß wird, die Dichtunsflächen dazu neigen, sich aneinander anzunähern.
Die hydrostatischen und hydrodynamischen Kräfte, die auf die Dichtungsflächen 38 und 40 des Rotors und Stators im Bereich der Radialnuten einwirken, können besser im Zusammenhang jeweils mit den Fig. 5 bis 7 und 8 bis 9 verstanden werden. In Anbetracht der Fig. 5 bis 7, die die hydrostatischen Kräfte darstellen, kann die hydrostatische Öffnungskraft durch Integration der Druckverteilung über den Bereich bestimmt werden. Der Druck an jedem Punkt ist eine Funktion unter anderem der Lückengröße, des Fluiddruckes und der Geometrie der Radialnuten.
Die Fig. 5 und 5A stellen die hydrostatischen Wirkungen auf die Dichtungsflächen 38 und 40 des Rotors und Stators in einem Zustand dar, in dem sich der Rotor 26 und der Stator 30 für praktische Zwecke berühren. In diesem Zustand findet keine Fluidströmung von der OD-Seite zur ID-Seite statt. Der Druck an den Dichtungsflächen an der Stelle der Radialnut ist auf diese Weise konstant Ph und stellt den maximalen Druck des Fluids dar, Der Druck über den Dichtungssamm jenseits des Radialnutenbereichs und zwischen den Dichtungsflächen nimmt fortlaufend von Ph auf PL, also den Umgebungsdruck, ab.
Die Fig. 6 und 6A stellen die hydrostatischen Wirkungen auf die Dichtungsflächen 38 und 40 des Rotors und Stators in einem Zustand dar, in dem zwischen den Dichtungsflächen eine große Lücke ist, und zwar groß in Beziehung auf die Tiefe der Radialnuten. Da die Lückengröße erheblich ist, wird der Fluidstrom im Gegensatz zum Zustand gemäß Fig. 5A unempfindlich gegenüber dem Vorhandensein der Radialnuten und dies führt zu einem relativ durchgehenden Druckabfall über einen großen Bereich. Das Druckprofil nach Fig. 6A zeigt einen Druckabfall von Ph am Außenumfang der jeweiligen Dichtungsflächen auf PL am Innendurchmesser des Rotors 26 und des Stators 30, der gleichmäßiger oder glatter verläuft.
Die Fig. 7 und 7A stellen die hydrostatischen Wirkungen auf die Dichtungsflächen 38 und 40 des Rotors und Stators dann dar, wenn zwischen den jeweiligen Dichtungsflächen eine gewollte ordnungsgemäße Lücke gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wird. Wie dies dargestellt ist, hält der Druck längs der Nuten geringfügig von Ph bis PM und der Druck unterhalb der Nuten ändert sich schneller von PM bis PL.
Wenn unter hohem Druck stehendes Fluid die Mehrzahl der Radialnuten 58 füllt, dann wirkt der Druck gegen die Dichtungsflächen der Nuten und erzeugt eine hydrostatische Öffnungskraft. Um die ordnungsgemäße, hydrostatische Öffnungskraft, die auf die Stator-Dichtungsfläche einwirkt, auszubalancieren, wirkt eine gleich große und entgegengesetzte, hydrostatische Schließkraft auf die hintere Druckfläche 52 des Stators 30 ein. Für einen gegebenen Betriebsdruck wird diese Schließkraft dadurch bestimmt, daß der Napfschürze 35 ein geeigneter Durchmesser gegeben wird. Dieser Durchmesser bestimmt den Ort und die Größe der zweiten Dichtung 48 und mithin die Größe des Flächenbereiches, der einer konstanten, hydrostatischen Schließkraft unterworfen wird. Im allgemeinen muß die hydrostatische Druckkraft größer sein als die Federkraft. Wenn die Lücke groß wird, dann wird die hydrostatische Öffnungskraft im Vergleich zur konstanten Schließkraft klein und die Lücke verkleinert sich. Wenn sich die Lücke schließt, dann überwindet die hydrostatische Öffnungskraft die Schließkraft. Aus diesem Grunde wird eine vollständige hydrostatische, sich selbst wiederherstellende Kraftbalance dann erzielt, wenn die Dichtung mit einer ordnungsgemäßen Lücke betriebe wird.
Die Fig. 8 und 8A zeigen die hydrodynamischen Kräfte im Radialnutenbereich der vorliegenden Erfindung. Im Betrieb ist die Dichtungsfläche 40 des Stators stationär, während die Dihtungsfläche 38 des Rotors relativ zum Stator 30 umläuft oder gleitet. Das Fluid, das zwischen den Dichtungsflächen liegt, wird in Richtung des sich bewegenden Rotors 26 mitgerissen. Ein gasförmiges Fluid strömt von der Kante zum tieferen, radial gerundeten Bereich der Radialnut und der Gasfilm dehnt sich aus. Dies führt dazu, daß der Gasdruck abfällt. Der Druckabfall ist jedoch durch die Gesetze der Physik begrenzt, wonach ein Druckabfall unter den Wert Null (Atmosphärendruck -1) unmöglich ist. Wenn das Fluid oder das Gas einmal den tiefsten Radialnutenbereich passiert hat, dann wird es komprimiert, was zu einem Druckanstieg führt. Der Druckanstieg ist abhängig von der Geschwindigkeit, der Filmdicke und der Viskosität des Fluids und im Gegensatz zum Druckabfall ist er in seiner Größe nicht begrenzt. Der Gesamtöffnungsdruck ist größer als der Umgebungs- oder Bezugsdruck, da der Druckanstieg größer ist als der Druckabfall. Dies erklärt, warum gemäß Fig. 9 die gesamte Öffnungskraft, die durch die Nuten erzeugt wird, dann ansteigt, wenn die Drehgeschwindigkeit des Rotors ebenfalls ansteigt. Ferner wurde gefunden, daß die Gesamtöffnungskraft dann ansteigt, wenn die Lücke zwischen den Dichtungsflächen kleiner wird. Diese hydrodynamische Öffnungskraft befindet sich mit der hydrostatischen Öffnungskraft, wenn zwischen den Dichtungsflächen eine relative Gleitbewegung stattfindet. Diese Wirkung stellt ferner sicher, daß zwischen dem Stator und dem Rotor keine Flächenberührung stattfindet.
Fig. 10 zeigt eine zweite, bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Dichtung gespalten und in der Lage ist, ihren Dienst bei hohen Temperaturen zu versehen. Die Dichtung nach der zweiten Ausführungsform basiert im wesentlichen auf den oben beschriebenen Prinzipien und Bauteilen mit Ausnahme dessen, daß die Elastomere gegen hochwärmewiderstandsfähige Materialien ausgetauscht sind. Die Dichtung nach der zweiten Ausführungsform umfaßt darüber hinaus einen unterteilten oder segmentierten Stator 30' und einen ebenso unterteilten Rotor 26', die aufgrund ihrer Spaltung oder Unterteilung leicht auf die Welle aufgebracht und von ihr entfernt werden können. Wenn der Stator 30' und der Rotor 30' erst einmal ordnungsgemäß in Stellung gebracht worden sind, dann werden sie durch eine Festhaltevorrichtung an Ort und Stelle festgehalten. Vorzugsweise besteht die Festhaltevorrichtung aus einer gespaltenen Radialfeder 29 und einer in sich geschlossenen Ringfeder 31, um jeweils den gespaltenen, keramischen Rotor und den gespaltenen Carbon- Stator an Ort und Stelle zu halten. Da sich der Stator 30' nicht dreht, muß die in sich geschlossene Ringfeder 30 keine hohen Belastungen aufbringen, um die beiden gespaltenen Statorteile zusammenzuhalten. Der Rotor 26' wird jedoch hohen Zentrifugalkräften unterworfen, die dazu neigen, die beiden gespaltenen Statorhälften voneinander zu trennen. Um diese Zentrifugalkraft zu überwinden, ist die Radialfeder 29 zwischen dem Rotorträger 28 und dem Rotor 26' fest eingequetscht. Dies bewirkt eine hohe, radiale Schließkraft auf den gespaltenen Rotor und verhindert dessen Öffnung.
Da die Radialfeder 29 gespalten ist, kann sie nicht in derselben Weise wie die statische Dichtung 44, die bei der ersten Ausführungsform nach Fig. 1 verwendet wird, als Dichtung dienen. Die Dichtung zum Rotorträger 28 findet vielmehr an einer ebenen Fläche 45 statt, an der eine einfache Berührung eine Leckage verhindert. In ähnlicher Weise kann eine in sich geschlossene Ringfeder 33 die nicht elastomere, unterteilte Dichtung 48' an Ort und Stelle festhalten. Die Konstruktionsprinzipien und der Betrieb dieser zweiten Ausführungsform sind dieselben wie diejenigen, die oben bereits beschrieben worden sind mit Ausnahme dessen, daß der Rotor und der Stator für eine leichte Anbringung auf der Welle gespalten sind.
Für Fachleute ist klar, daß verschiedene Veränderungen und Abweichungen bei der drehrichtungsunabhängigen, berührungslosen Dichtung nach der vorliegenden Erfindung und bei der Konstruktion dieser Dichtung gemacht werden können, ohne vom Schutzumfang und Geist der Erfindung abzuweichen.
Für Fachleute sind unter Anbetracht der Beschreibung und der Erfindungspraxis, wie sie oben offenbart worden sind, andere Ausführungsformen der Erfindung möglich. Es ist beabsichtigt, daß die Beschreibung und die Ausführungsbeispiele lediglich als beispielhaft betrachtet werden sollen, wobei der wahre Schutzbereich und der Geist der Erfindung aus den beigefügten Ansprüchen hervorgeht.

Claims

1. Drehrichtungs-unabhängige Dichtung (20) zum Abdichten einer Druckflüsigkeit im Inneren eines mit einer drehbaren Welle (22) versehenen Gehäuses (24), wobei die Dichtung folgende Teile umfaßt:

einen Rotor (26), der an der Welle zum Umlauf mit dieser befestigt ist und eine erste, ringförmige Dichtungsfläche (38) aufweist, die zur Welle im wesentlichen senkrecht steht und die einen Innen- und einen Außendurchmesser hat,

einen Stator (30), der zu einer Bewegung auf den Rotor zu und von ihm weg relativ zum Gehäuse axial verschiebbar gelagert ist, wobei der Stator eine zweite, ringförmige Dichtungsfläche (40) aufweist, die zur Welle im wesentlichen senkrecht steht und die ebenfalls einen Innen- und einen Außendurchmesser hat,

wobei die erste und die zweite, ringförmige Dichtungsfläche einander gegenüberliegen und miteinander ausgerichtet sind, wobei eine veränderbare Lücke zwischen den Dichtungsflächen einen Kanal für die Druckflüssigkeit bildet, durch den diese in Richtung der Umgebung strömen kann,

Mittel (42, 43) zum Verhindern einer Drehung des Stators relativ zum Gehäuse,

Dichtungsmittel (44, 48), mit deren Hilfe eine Strömung der Druckflüssigkeit in die Umgebung über andere Bereiche als quer über die Dichtungsflächen im wesentlichen verhindert wird,

eine Einrichtung (50) zum Vorspannen des Stators und dessen zweiter, ringförmiger Dichtungsfläche in Richtung auf den Rotor und dessen erste, ringförmige Dichtungsfläche, und

mehrere radiale Nuten (58) zum Erzeugen einer Lücke zwischen der ersten und der zweiten, ringförmigen Dichtungsfläche in Abhängigkeit von der relativen Drehung zwischen der ersten und zweiten, ringförmigen Dichtungsfläche,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Nuten (58) eine gekrümmte Form in bezug auf einen radialen Querschnitt haben, wobei die Nuten einen Teil des Abstandes zwischen dem inneren und dem äußeren Durchmesser überspannen und in Flüssigkeitsverbindung mit der Druckflüssigkeit stehen, wobei die Lücke dazu gebracht wird, innerhalb eines vorgewählten Bereiches zu bleiben und zwar unabhängig von der Drehrichtung des Rotors, wobei die Nuten eine drehrichtungsunabhängige, berührungslose Dichtung bilden und wobei die Tiefe der radialen Nuten innerhalb des Bereiches zwischen 5 und 26 um liegt.

2. Drehrichtungsunabhängige Dichtung nach Anspruch 1, wobei die radialen Nuten (58) so voneinander entfernt sind, daß die Vielzahl der radialen Nuten durch eine Vielzahl von Stegen voneinander getrennt werden.

3. Drehrichtungsunabhängige Dichtung nach Anspruch 2, wobei die radialen Nuten und Stege jeweils einheitliche Breiten haben, wobei die Breite der radialen Nuten im wesentlichen dieselben ist wie die Breite der Stege.

4. Drehrichtungsunabhängige Dichtung nach Anspruch 2, wobei die radialen Nuten (58) sich von dem äußeren Umfang der Dichtungsfläche, in der sie eingeformt sind, nach innen erstrecken.

5. Drehrichtungsunabhängige Dichtung nach Anspruch 4, wobei die radialen Nuten (58) über eine radiale Strecke verlaufen, die geringer ist als die radiale Spannweite der Dichtungsfläche, in der sie ausgebildet sind, wobei der verbleibende Teil der Dichtungsfläche einen Dichtungsdamm (62) bildet.

6. Drehrichtungsunabhängige Dichtung nach Anspruch 5, wobei die radiale Länge der radialen Nuten (58) größer ist als die radiale Länge des Dichtungsdammes.

7. Drehrichtungsunabhängige Dichtung nach Anspruch 5, wobei die radiale Länge des Dichtungsdammes (62) wenigstens innerhalb des Bereiches zwischen 1 und 1,3 mm liegt.

8. Drehrichtungsunabhängige Dichtung nach Anspruch 1, wobei die radialen Nuten (58) eine Breite haben, die zwischen 2,5 und 12,7 mm liegt.

9. Drehrichtungsunabhängige Dichtung nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis des Abstandes zwischen den Dichtungsflächen an den ungenuteten Stellen gegenüber dem Abstand zwischen dem Boden der radialen Nuten und der gegenüberliegenden Dichtungsfläche zwischen 0,1 und 0,3 liegt.

10. Drehrichtungsunabhängige Dichtung nach Anspruch 9, wobei die Lücke zwischen der ersten und zweiten Dichtungsfläche im Bereich des Dichtungsdammes (62) etwa im Bereich zwischen 1,3 und 6,4 um liegt.

11. Drehrichtungsunabhängige Dichtung nach Anspruch 9, wobei die Lücke zwischen der ersten (38) und zweiten (40) Dichtungsfläche im Bereich des Dichtungsdammes etwa 2,5 um beträgt.

12. Drehrichtungsunabhängige Dichtung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung (50) zum Vorspannen des Stators eine hintere Druckfläche (52) umfaßt, die am Stator gegenüber der zweiten Dichtungsfläche angeformt ist sowie einen Flüssigkeitskanal (54), der der Druckflüssigkeit im Gehäuse einen direkten Zugang zur hinteren Druckfläche ermöglicht, wobei ein Druckanstieg der Dichtflüssigkeit zu einem Anstieg der Kraft führt, die gegen die hintere Druckfläche drückt.

13. Drehrichtungsunabhängige Dichtung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zum Vorspannen des Stators ein nachgiebiges Teil (50) zum Vorspannen der zweiten Dichtungsfläche in Richtung auf die erste Dichtungsfläche umfaßt.

14. Drehrichtungsunabhängige Dichtung nach Anspruch 1, wobei der Rotor durch einen Rotorträger (28) gehalten wird, der an der drehbaren Welle befestigt ist und wobei der Stator innerhalb eines tassenförmigen Teiles gelagert ist, der am Gehäuse befestigt ist.

15. Drehrichtungsunabhängige Dichtung nach Anspruch 14, wobei die Dichtungsvorrichtung, die eine Leckage der Druckflüssigkeit im wesentlichen verhindert, eine statische Dichtung (44) umfaßt, die zwischen dem Rotor (26) und dem Rotorträger (28) liegt sowie eine zweite Dichtung (48), die zwischen dem Stator und dem tassenförmigen Teil liegt.

16. Drehrichtungsunabhängige Dichtung nach Anspruch 15, wobei die Vorrichtung zum Verhindern der Statordrehung ein drehungsverhinderndes Halteteil umfaßt, das am tassenförmigen Teil befestigt ist und das gleitend in den Stator eingreift.

17. Drehrichtungsunabhängige Dichtung (20) zum Abdichten einer Druckflüssigkeit im Inneren eines mit einer drehbaren Welle (22) ausgerüsteten Gehäuses (24) gegenüber der Umgebung, wobei die Dichtung folgende Teile umfaßt:

einen Rotor (26), der auf der Welle zum Umlauf mit dieser befestigt ist und eine erste, ringförmige Dichtungsfläche (38) aufweist, die zur Welle im wesentlichen senkrecht steht,

einen Stator, der zur Bewegung auf den Rotor zu und von ihm weg relativ zum Gehäuse verschiebbar gelagert ist, wobei der Stator eine zweite, ringförmige Dichtungsfläche aufweist, die zur Welle im wesentlichen senkrecht steht sowie eine hintere Druckfläche an demjenigen Ende des Stators, das der Dichtungsfläche gegenüberliegt,

wobei die erste und zweite, ringförmige Dichtungsfläche sich einander gegenüberliegen und miteinander ausgerichtet sind, wobei eine veränderbare Lücke zwischen diesen Flächen einen Kanal für die Druckflüssigkeit bildet, durch den hindurch sie in die Umgebung strömen kann,

Mittel (42, 43) zum Verhindern der Drehung des Stators relativ zum Gehäuse,

Dichtungsmittel (44, 48), mit deren Hilfe eine Strömung der Druckflüssigkeit in anderen Bereichen als dem über die Dichtungsflächen im wesentlichen verhindert wird,

mehrere radiale Nuten (58), die in einer der ersten und zweiten, ringförmigen Dichtungsflächen eingeformt sind, um eine veränderliche Kraft zu erzeugen, die dazu führt, daß die Lücke zwischen der ersten und zweiten, ringförmigen Fläche innerhalb eines vorgewählten Bereiches liegt,

einen Flüssigkeitskanal, der der Druckflüssigkeit im Gehäuse einen direkten Zutritt zur hinteren Druckfläche des Stators gewährt, wobei die Druckflüssigkeit auf diese hintere Druckfläche einwirkt und dabei die zweite Dichtungsfläche des Stators in Eingriff mit der ersten Dichtungsfläche des Rotors drückt, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Nuten eine Breite haben, die zwischen 2,5 und 12,7 mm liegt sowie eine Tiefe, die zwischen 5 und 25 um liegt.

18. Drehrichtungsunabhängige Dichtung nach Anspruch 17, wobei die radialen Nuten über eine radiale Strecke verlaufen, die kleiner ist als die radiale Dicke der Dichtungsfläche, in der sie eingeformt sind.

19. Drehrichtungsunabhängige Dichtung nach Anspruch 17, wobei die Vielzahl der radialen Nuten einen solchen Abstand voneinander haben, daß eine Vielzahl von Stegen die Vielzahl der radialen Nuten voneinander trennt.

20. Drehrichtungsunabhängige Dichtung nach Anspruch 19, wobei die Breite der radialen Nuten der Breite der Stege im wesentlichen gleich ist.

21. Drehrichtungsunabhängige Dichtung nach Anspruch 17, wobei die radialen Nuten eine gekrümmte, radiale Querschnittsform haben.

22. Drehrichtungsunabhängige Dichtung nach Anspruch 18, wobei der verbleibende Teil der Dichtungsfläche einen ringförmigen Dichtungsdamm (32) bildet.

23. Drehrichtungsunabhängige Dichtung nach Anspruch 22, wobei die radiale Länge der radialen Nuten größer ist als die radiale Länge des Dichtungsdammes.

24. Drehrichtungsunabhängige Dichtung nach Anspruch 22, wobei die radiale Länge des Dichtungsdammes wenigstens im Bereich zwischen 1 und 1,3 mm liegt.

25. Drehrichtungsunabhängige Dichtung nach Anspruch 17, wobei das Verhältnis des Abstandes zwischen den Dichtungsflächen an ungenuteten Stellen zum Abstand zwischen dem Boden der radialen Nuten und der gegenüberliegenden Dichtungsfläche zwischen 0,1 und 0,3 liegt.

26. Drehrichtungsunabhängige Dichtung nach Anspruch 17, wobei der Raum zwischen den Dichtungsflächen bei etwa 2,5 um gehalten wird.

27. Drehrichtungsunabhängige Dichtung nach Anspruch 17, wobei sowohl der Stator als auch der Rotor geschlitzt sind und wobei die Dichtung Mittel aufweist, mit deren Hilfe sowohl der geschlitzte Rotor als auch der geschlitzte Stator an Ort und Stelle festgehalten werden können.

28. Drehrichtungsunabhängige Dichtung nach Anspruch 17, wobei die hintere Druckfläche (52) des Stators und der radialen Nuten (58) so bemessen sind, daß die Druckflüssigkeit, die auf deren Flächen einwirkt, beim Betriebsdruck hydrostatische Kräfte erzeugt, die eine Lücke zwischen den Dichtungsflächen schaffen und die es ermöglichen, daß die im Abstand voneinander umlaufenden Dichtungsflächen in einem hydrostatischen Gleichgewicht floaten.