EP0523004B1

EP0523004B1 - Seal for a rotating part

Info

Publication number: EP0523004B1
Application number: EP19920810496
Authority: EP
Inventors: Otto Kraic; Frank Obrist
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1991-07-09
Filing date: 1992-06-29
Publication date: 1997-11-05
Anticipated expiration: 2012-06-29
Also published as: CH689427A5; EP0523004A2; DE59209003D1; JP3134088B2; EP0523004A3; JPH05187558A

Description

Die Erfindung betrifft eine Abdichtung an einem rotierenden Körper und einem diesen einschliessenden Gehäuse, mit einem in dem rotierenden Körper oder dem Gehäuse eingeschlossenen Dichtring, der mit seinem inneren oder äusseren Umfang an dem rotierenden Körper oder dem Gehäuse anliegt, wobei der den Dichtring einschliessende Raum breiter ist als der Dichtring, so dass dieser in dem einschliessenden Raum axial verschiebbar ist und durch Haftreibungskraft an seiner inneren oder äusseren Umfangsfläche an dem rotierenden Körper oder dem Gehäuse schiebbar gehalten ist.The invention relates to a seal on a rotating body and a housing enclosing it, with a sealing ring enclosed in the rotating body or the housing, the inner or outer circumference of which rests on the rotating body or the housing, the space enclosing the sealing ring being wider is as the sealing ring, so that it is axially displaceable in the enclosing space and is held on the rotating body or the housing by sliding friction on its inner or outer peripheral surface.

Eine bekannte Abdichtung der genannten Art, deren Anordnung z.B. in Fig.6 der DE-B-34 32 915 (US-A-4, 714, 417) am Aussenläufer einer Drehkolbenmaschine schematisch dargestellt ist, hat den Nachteil, dass ihr Dichtring durch den Druck des abzudichtenden gasförmigen Mediums gegen eine Dichtgegenfläche gedrückt wird, so dass Reibungsverluste entstehen und hoher Verschleiss an den ungeschmierten oder nur minimal geschmierten Dichtflächen auftritt. Dieser Nachteil wirkt sich besonders an sehr schnell drehenden Körpern mit Umfangsgeschwindigkeiten von mehr als 20 m/sec aus. Die Abdichtung sehr schnell drehender Körper erfolgt deshalb üblicherweise berührungsfrei durch Dichtspalte bzw. durch Labyrinthdichtungen. Die eine gute Abdichtung bewirkenden engen Dichtspalte erfordern jedoch einen hohen Fertigungsaufwand und ihr Mass kann durch zu berücksichtigende Wärmedehnungen und Fertigungstoleranzen, insbesondere bei grossem Durchmesser am abzudichtenden Umfang, nicht klein genug gewählt werden, um eine ausreichende Spaltdichtung zu erhalten. Die bekannten Labyrinthdichtungen haben deshalb zahlreiche, in axialer Richtung nebeneinander angeordnete, in sie einschliessende Räume hineinragende Dichtrippen. Um Axialbewegungen der rotierenden Teile berücksichtigen zu können, sind für die Abdichtung von Gasturbinen gegenüber ihren ölgeschmierten Lagern auch mitdrehende, axial leicht verschiebbare, geteilte Kohlenstoffringe bekannt. Um ihren schnellen Verschleiss durch ihren Andruck unter dem Druck des abzudichtenden Mediums gegen eine Dichtgegenfläche zu verhindern, wurde durch die FR-A-2 602 847 vorgeschlagen, den Druck des abzudichtenden Mediums am Dichtring weitgehend auszugleichen und ausserdem beidseitig an dem Dichtring einen hydrodynamischen Druck aufzubauen, so dass er in eine mittlere Position gedrückt und dort gehalten wird. Dieser hydrodynamische Druck wird durch eine geeignete, z.B. spiralförmige Oberflächenprofilierung an den schnell rotierenden Flächen erzielt, die den Dichtring zwischen sich mit Abstand einschliessen. Die dichtende Wirkung einer solchen Abdichtung ist jedoch trotz ihres konstruktiv hohen Aufwands unvollständig, so dass Verluste an Druckgas und Schmiermittel unvermeidlich sind. Die FR-A-2 602 847 offenbart die Oberbegriffe der Ansprüche 1, 11.A known seal of the type mentioned, the arrangement of which is shown schematically, for example in FIG. 6 of DE-B-34 32 915 (US Pat. No. 4,714,417) on the outer rotor of a rotary lobe machine, has the disadvantage that its sealing ring is separated by the Pressure of the gaseous medium to be sealed is pressed against a sealing counter surface, so that friction losses occur and high wear occurs on the unlubricated or minimally lubricated sealing surfaces. This disadvantage has a particular effect on very fast rotating bodies with peripheral speeds of more than 20 m / sec. The sealing of very fast rotating bodies is therefore usually done contact-free by sealing gaps or by labyrinth seals. However, the tight sealing gaps that produce a good seal require a high manufacturing outlay and their dimension cannot be chosen small enough due to the thermal expansions and manufacturing tolerances to be taken into account, in particular with a large diameter on the circumference to be sealed, in order to obtain an adequate gap seal. The well-known labyrinth seals therefore have numerous sealing ribs arranged side by side in the axial direction and projecting into them. In order to be able to take into account axial movements of the rotating parts, also rotating, axially displaceable, split carbon rings are known for sealing gas turbines with respect to their oil-lubricated bearings. In order to prevent their rapid wear due to their pressure under the pressure of the medium to be sealed against a sealing counter surface, FR-A-2 602 847 proposed to largely compensate for the pressure of the medium to be sealed on the sealing ring and also to build up a hydrodynamic pressure on both sides of the sealing ring so that it is pushed into a middle position and held there. This hydrodynamic pressure is achieved by a suitable, for example spiral surface profiling on the rapidly rotating surfaces, which enclose the sealing ring between them at a distance. However, the sealing effect of such a seal is incomplete in spite of its high construction effort, so that losses of compressed gas and lubricant are inevitable. FR-A-2 602 847 discloses the preambles of claims 1, 11.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abdichtung für rotierende Körper zu finden, die ohne wesentlichen Verschleiss besonders enge Dichtspalte ermöglicht, die mit geringem Herstellungsaufwand realisierbar ist, die dennoch vorteilhaft für grosse Durchmesser ausführbar ist und die bei geringem Raumbedarf eine gute Wirkung hat, so dass der Wirkungsgrad der die Abdichtung aufweisenden Maschine erhöht wird.The invention has for its object to find a seal for rotating bodies that allows particularly tight sealing gaps without significant wear, that can be realized with little manufacturing effort, that can nevertheless be carried out advantageously for large diameters and that has a good effect in a small space, so that the efficiency of the machine having the seal is increased.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss durch den Dichtring gemäß Anspruch 1.This object is achieved according to the invention by the sealing ring according to claim 1.

Das Verfahren gemäß Anspruch 11 zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die an dem Dichtring wirkende radiale Federkraft derart bestimmt wird, dass die resultierende Axialkraft der Haftreibung am äusseren oder inneren Umfang des Dichtringes stets grösser ist als der an dem Dichtring in axialer Richtung wirkende Druck des abzudichtenden Mediums, jedoch der Dichtring bei Anlauf an eine Gehäusefläche die Haftkraft überwindend axial verschiebbar ist, so dass die Abdichtung berührungslos nach Art einer Labyrinthdichtung an Dichtspalten zwischen der Dichtleiste und dem Gehäuse erfolgt.The method according to claim 11 for achieving this object is characterized in that the radial spring force acting on the sealing ring is determined such that the resulting axial force of static friction on the outer or inner circumference of the sealing ring is always greater than that on the sealing ring in the axial direction Acting pressure of the medium to be sealed, but the sealing ring is axially displaceable to overcome the adhesive force when it comes into contact with a housing surface, so that the sealing takes place without contact in the manner of a labyrinth seal on sealing gaps between the sealing strip and the housing.

Aufgrund der Erfindung ergibt sich, dass der Dichtring durch die Relativdrehung zwischen ihm und den angrenzenden Flächen des einschliessenden Raumes durch kurzzeitiges Anlaufen mit direktem mechanischen Kontakt selbsttätig in eine zentrierte ideale Position zwischen diesen angrenzenden Flächen geschoben wird, die durch Messung und eine Präzisionsmontage nicht erzielbar wäre. Dabei wird die verhältnismässig starke Haftreibungskraft am haftenden Umfang des Dichtringes überwunden, während sie durch die den Druck des abzudichtenden Mediums nicht überwindbar ist. Somit kann der den Dichtring einschliessende Raum enger bemessen werden als dies bisher möglich war, und ein sich aufgrund der Fertigungstoleranzen und/oder Wärmedehnungen ergebendes Anlaufen tritt durch das Ausweichen des Dichtringes nur kurzzeitig auf, ohne dass die Gefahr eines Festfressens an dem Dichtring oder eines fortdauernden Verschleisses gegeben ist. Die Abdichtung kann somit als selbsteinstellende oder dynamische Labyrinthdichtung bezeichnet werden, und der Dichtring bildet entsprechend ein Labyrinthelement.Due to the invention, the sealing ring is automatically pushed into a centered ideal position between these adjacent surfaces by the relative rotation between it and the adjacent surfaces of the enclosing space by briefly starting with direct mechanical contact, which would not be achievable by measurement and precision assembly . The relatively strong static friction on the adhesive circumference of the sealing ring is overcome, while it cannot be overcome by the pressure of the medium to be sealed. The space enclosing the sealing ring can thus be dimensioned more narrowly than was previously possible, and a start-up resulting from the manufacturing tolerances and / or thermal expansions occurs only briefly as a result of the sealing ring evading, without the risk of seizing on the sealing ring or continuing Wear is given. The seal can thus be referred to as a self-adjusting or dynamic labyrinth seal, and the sealing ring accordingly forms a labyrinth element.

Es versteht sich, dass ähnlich einer üblichen Labyrinthdichtung auch mehrere Dichtringe in axialer Richtung aufeinander folgen können, denen jeweils ein umschliessender Raum zugeordnet ist. Es versteht sich weiterhin, dass auch der als Gehäuse bezeichnete Teil zusätzlich mit einer anderen Drehgeschwindigkeit rotieren kann, denn eine erfindungsgemässe Abdichtung ist allgemein für die Abdichtung zwischen zwei relativ zueinander rotierenden Körpern geeignet.It goes without saying that, similar to a conventional labyrinth seal, a plurality of sealing rings can also follow one another in the axial direction, each of which is assigned an enclosing space. It goes without saying that the part referred to as the housing can also rotate at a different rotational speed, because a seal according to the invention is general suitable for sealing between two bodies rotating relative to each other.

Der Dichtring kann nach Art eines herkömmlichen Kolbenringes aus Gusseisen, Stahl oder anderen metallischen oder nichtmetallischen Werkstoffen ohne oder und mit einem Ueberlappungsstoss oder auch ohne Stoss hergestellt werden. Als Dichtring mit Stoss ist er zur Erzielung ausreichender Federkraft vorzugsweise mit einem in radialer Richtung höheren Querschnitt und mit Mitteln zum Druckausgleich zwischen beiden Ringseiten versehen. Der Dichtring kann gegenüber dem ihn umschliessenden Raum bzw. dem Gehäuse auch durch ein geringes Uebermass, d.h. durch eine leichte Presspassung gehalten sein. Der Dichtring kann auch mit einer die Verschiebung ermöglichenden Vorspannung den rotierenden Körper umschliessen, falls er, beispielsweise durch ein geteiltes Gehäuse des umschliessenden Raumes, so montierbar ist.The sealing ring can be produced in the manner of a conventional piston ring made of cast iron, steel or other metallic or non-metallic materials without or with an overlap joint or also without a joint. As a sealing ring with a joint, it is preferably provided with a higher cross section in the radial direction and with means for pressure equalization between the two ring sides in order to achieve sufficient spring force. The sealing ring can also be slightly smaller than the space or housing that surrounds it, i.e. be held by a slight press fit. The sealing ring can also enclose the rotating body with a preload that enables the displacement if it can be mounted in this way, for example by means of a divided housing of the enclosing space.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Abdichtung sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.Further preferred embodiments of the seal are defined in the dependent claims.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Die Zeichnungen sind nur schematisch, indem die Querschnittsdarstellungen der Dichtringe ohne seitliche Begrenzungslinien des Dichtringes abgebildet sind. In den Zeichnungen zeigt:

Fig.1: einen Axialschnitt durch eine innenachsige Drehkolbenmaschine an sich bekannter Art,
Fig.2: eine vergrösserte Querschnittsdarstellung einer dungsgemässen Abdichtung der Drehkolbenmaschine nach Fig.1, mit am Gehäuse gehaltenem Dichtring
Fig.3: eine Seitenansicht eines Umfangsbereiches der Abdichtung nach Fig.2,
Fig.4: eine vergrösserte Querschnittsdarstellung einer Abdichtung mit am rotierenden Körper gehaltenem Dichtring,
Fig.5: eine Seitenansicht eines Umfangsbereiches der Abdichtung nach Fig.4,
Fig.6-9: Querschnittsdarstellungen weiterer Ausführungsformen erfindungsgemässer Abdichtungen und
Fig.10,11;: Querschnittsdarstellung und Darstellung eines
Fig.13-14;: zugehörigen Umfangsbereiches weiterer Ausfüh-
Fig.16-18:: rungsformen erfindungsgemässer Abdichtungen,
wobei Fig.15: einen engbegrenzten Teil eines Dichtringes zeigt, zur Darstellung einer Ausführungsform einer Profilierung an einer Seitenfläche eines Dichtringes.

The invention is explained below with reference to exemplary embodiments shown in the drawings. The drawings are only schematic in that the cross-sectional representations of the sealing rings are shown without lateral boundary lines of the sealing ring. In the drawings:

Fig. 1: an axial section through an inner-axis rotary lobe machine of a type known per se,
Fig. 2: an enlarged cross-sectional view of an inventive seal of the rotary piston machine according to Figure 1, with the sealing ring held on the housing
Fig. 3: 2 shows a side view of a peripheral region of the seal according to FIG. 2,
Fig. 4: an enlarged cross-sectional view of a seal with sealing ring held on the rotating body,
Fig. 5: 3 shows a side view of a peripheral region of the seal according to FIG. 4,
Fig. 6-9: Cross-sectional representations of further embodiments of seals and
Fig. 10,11;: Cross-sectional representation and representation of a
Fig. 13-14;: associated circumferential range of further designs
Fig. 16-18:: forms of sealing according to the invention,
where Fig.15: shows a narrowly limited part of a sealing ring, to illustrate an embodiment of a profile on a side surface of a sealing ring.

Die in Fig.1 dargestellte innenachsige Drehkolbenmaschine ist ausführlich in der eingangs genannten DE-B-34 32 915 (US-A-4,714,417 oder US-A-4,801,255) beschrieben, die als Bestandteil der vorliegenden Beschreibung gelten soll. Durch die Lagerung ihres Innenläufers 1 und Aussenläufers 2 um feststehende geometrische Achsen ist sie für sehr hohe Drehgeschwindigkeiten geeignet, so dass am grossen Aussenläufer 2 Umfangsgeschwindigkeiten von z.B. 20 bis 50 m/sec auftreten. Die Erfindung verwirklicht eine berührungsfreie Abdichtung z.B. am äusseren Umfang der Seitenteile 3 und 4 des Aussenläufers. Die hierfür vorgesehenen Abdichtungen 5,6 haben einen in einem als Nut geformten Raum 7 dieser Seitenteile 3,4 des Aussenläufers 2 eingeschlossenen Dichtring 8, der mit seiner äusseren Umfangsfläche 9 an der kreiszylindrischen Innenfläche 10 des Maschinengehäuses 11 mit Reibschluss fest anliegt.The inner-axis rotary lobe machine shown in FIG. 1 is described in detail in DE-B-34 32 915 (US-A-4,714,417 or US-A-4,801,255) mentioned at the beginning, which is intended to be part of the present description. Due to the bearing of its inner rotor 1 and outer rotor 2 around fixed geometric axes, it is suitable for very high rotational speeds, so that 2 large peripheral speeds of e.g. 20 to 50 m / sec occur. The invention realizes a non-contact sealing e.g. on the outer circumference of the side parts 3 and 4 of the outer rotor. The seals 5, 6 provided for this purpose have a sealing ring 8 enclosed in a groove 7 in the form of a groove 7 of these side parts 3, 4 of the outer rotor 2, the outer circumferential surface 9 of which seals tightly against the circular cylindrical inner surface 10 of the machine housing 11 with frictional engagement.

Die seitlichen, radialgerichteten, ringförmigen Flächen 13, 14 des den Dichtring umschliessenden Raumes 7 oder andere gleich angeordnete, einen entsprechenden einschliessenden Raum 7 für einen Dichtring 8 bildende Ringflächen, haben einen Abstand voneinander, der gerade ausreicht, um bei ideal zentrierter Position des Dichtringes 8 und Ausrichtung von Taumelbewegungen zwischen ihnen eine berührungslose relative Drehbewegung zu ermöglichen, so dass entsprechend minimale Spalträume für die Spaltdichtung vorhanden sind. Durch eine genaue Montage des Dichtringes 8 liesse sich diese Position des Dichtringes 8 nicht erzielen, sondern sie wird durch beidseitigen Anlauf an die einschliessenden Nutflächen 13,14 bei Beginn der relativen Drehbewegung selbsttätig erzielt, indem der Reibschluss oder die Presspassung zwischen den Flächen 9,10 am Umfang des Dichtringes kurzzeitig durch die entsprechenden mechanischen Kräfte überwunden wird.The lateral, radially directed, annular surfaces 13, 14 of the space 7 surrounding the sealing ring or other identically arranged ring surfaces forming a corresponding enclosing space 7 for a sealing ring 8 are spaced apart from each other, which is just sufficient to enable a contactless relative rotary movement when the sealing ring 8 is in an ideally centered position and the wobble movements are aligned, so that correspondingly minimal gap spaces are available for the gap seal. This position of the sealing ring 8 could not be achieved by an exact mounting of the sealing ring 8, but instead is achieved automatically by starting on both sides against the enclosing groove surfaces 13, 14 at the start of the relative rotary movement by the frictional engagement or the press fit between the surfaces 9, 10 is temporarily overcome on the circumference of the sealing ring by the corresponding mechanical forces.

Um den an dem Dichtring 8 wirkenden Differenzdruck des Gases zu begrenzen, sind die die Dichtspalte 15,16 begrenzenden Ringflächen 17,18 vorzugsweise auf einen schmalen Bereich begrenzt und an dem übrigen Teil der Dichtringseiten befinden sich zum Druckausgleich zwischen beiden Dichtringseiten Freiräume 20,21.In order to limit the differential pressure of the gas acting on the sealing ring 8, the ring surfaces 17, 18 delimiting the sealing gaps 15, 16 are preferably limited to a narrow area and on the remaining part of the sealing ring sides there are free spaces 20, 21 for pressure compensation between the two sealing ring sides.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig.2 bis 5 sind die Freiräume 20,21 durch beidseitig einen Absatz 19 formende Hinterschneidungen der Dichtringseiten gebildet. Beim Ausführungsbeispiel der Fig.6 ist nur einseitig und auf der Niederdruckseite des Dichtringes 8 ein Freiraum 21 vorgesehen.In the exemplary embodiment according to FIGS. 2 to 5, the free spaces 20, 21 are formed by undercuts of the sealing ring sides forming a shoulder 19 on both sides. In the exemplary embodiment in FIG. 6, a free space 21 is provided only on one side and on the low-pressure side of the sealing ring 8.

Anstatt durch eine einen Absatz 19 bildende Hinterschneidung können gemäss Fig.7 Freiräume 20',21' durch Schrägflächen 22,23 bzw. konische Flächen an einer oder beiden Seiten des Dichtringes 8 gebildet werden.Instead of an undercut forming a shoulder 19, according to FIG. 7, free spaces 20 ′, 21 ′ can be formed by inclined surfaces 22, 23 or conical surfaces on one or both sides of the sealing ring 8.

Gemäss der Ausführungsform nach Fig.8 ist in der durch Haftreibung gehaltenen Fläche 24 eine umlaufende Nut 25 mit radial gerichtetem Querschnitt vorgesehen. Diese bewirkt eine Verkleinerung der Anlagefläche der Haftreibung, so dass die Flächenpressung erhöht wird. Ausserdem wird die Bildung eines die Haftreibungskraft verändernden Schmierfilmes erschwert, der z.B. von der Lager- und Zahnradschmierung der Maschine nach Fig.1 zu dem Dichtring (8) gelangen könnte. Dabei führen vorzugsweise Ableitöffnungen 26 aus dem Nutraum zur Niederdruckseite des Dichtringes (8) nach aussen, so dass sich in dem Nutraum kein Druck von Gas oder Schmiermittel aufbauen kann.According to the embodiment according to FIG. 8, a circumferential groove 25 with a radially directed cross section is provided in the surface 24 held by static friction. This causes a reduction in the contact surface of the static friction, so that the surface pressure is increased. In addition, the formation of a lubricating film which changes the static friction force is made more difficult, which could reach the sealing ring (8), for example, from the bearing and gearwheel lubrication of the machine according to FIG. In this case, discharge openings preferably lead 26 out of the groove space to the low pressure side of the sealing ring (8), so that no pressure of gas or lubricant can build up in the groove space.

Fig.9 zeigt eine Ausführungsform der Abdichtung, bei der ein Dichtring 8 verwendet wird, der selbst keine Profilierung seiner Seitenflächen zur Bildung von Freiräumen aufweist, denn dort sind Freiräume 20",21" in den Seitenflächen 31,32 des umschliessenden Raumes eingeformt.FIG. 9 shows an embodiment of the seal in which a sealing ring 8 is used, which itself has no profiling of its side surfaces to form free spaces, because there free spaces 20 ", 21" are molded into the side surfaces 31, 32 of the enclosing space.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig.10 und Fig.11 hat der Dichtring 8 einen breiteren, durch Anlaufflächen 29,30 seitlich begrenzten Querschnittsbereich 31, so dass ein Anlaufkontakt der schmalen, den Dichtspalt 15,16 begrenzenden Ringflächen 17,18 an den Flächen 13,14 des umschliessenden Nutraumes 7 und damit deren Beschädigung verhindert wird. Um dabei auszuschliessen, dass die Anlaufflächen 29,30 zur Abdichtung beitragen und folglich der Druck des Mediums eine unkontrollierten Verschiebung gegen eine Fläche 13,14 des umschliessenden Nutraumes bewirken kann, sind die beiden Seiten des Dichtringes 8 durch Kanäle 32,33 und/oder Kanälen 34 miteinander verbunden.In the exemplary embodiment according to FIGS. 10 and 11, the sealing ring 8 has a wider cross-sectional area 31 that is laterally delimited by thrust faces 29, 30, so that the narrow ring faces 17, 18 delimiting the sealing gap 15, 16 on the faces 13, 14 make contact of the surrounding groove space 7 and thus its damage is prevented. To rule out that the contact surfaces 29, 30 contribute to the sealing and consequently the pressure of the medium can cause an uncontrolled displacement against a surface 13, 14 of the enclosing groove space, the two sides of the sealing ring 8 are through ducts 32, 33 and / or ducts 34 connected to each other.

Weiterhin können an den Anlaufflächen 29,30 entsprechend der Darstellung in Fig.12 keilförmige, gleitschuhartige Erhebungen 35 vorgesehen sein, die beim Anlaufen an den Flächen 13,14 des umschliessenden Raumes 7 die Ausbildung eines Gleitfilmes unterstützen und damit die selbstätige Zentrierung des Dichtringes 8 im umschliessenden Raum 7 ohne wesentlichen Verschleiss oder gar ein Anfressen, erleichtern.Furthermore, wedge-shaped, sliding shoe-like elevations 35 can be provided on the contact surfaces 29, 30, as shown in FIG. 12, which support the formation of a sliding film upon contact with the surfaces 13, 14 of the enclosing space 7 and thus the automatic centering of the sealing ring 8 in enclosing space 7 without significant wear or even an erosion, facilitate.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig.13 bis 15 wurden die Seitenflächen 36,37 eines Dichtringes nachträglich durch ein kreisendes Werkzeug 38 mit radial gerichteten Rillen 39 geringer Tiefe versehen, wie sie z.B. mittels einer in Fig.14 durch die Kreislinien angedeuteten topfförmigen Schleifscheibe 38 oder mittels eines derartigen Fräswerkzeuges hergestellt werden können. Diese Rillen 39 ermöglichen einen Druckausgleich, ähnlich wie z.B. die Freiräume 20,21 nach Fig.2. Auch hierbei wird die Abdichtung nach Art einer Labyrinthdichtung durch das engbemessene Spiel zwischen dem Dichtring 8 und dem umschliessenden Nutraum 7 erzielt. Die Vermeidung von ebenen Seitenflächen des Dichtringes 8 im engbemessenen Nutraum 12 beseitigt die Gefahr des Festfressens des Dichtringes 8 beim Anlauf an eine Seitenfläche 13,14 des Nutraumes 7.In the exemplary embodiment in FIGS. 13 to 15, the side surfaces 36, 37 of a sealing ring were subsequently provided with a circular tool 38 with radially directed grooves 39 of shallow depth, such as, for example, by means of a cup-shaped grinding wheel 38 indicated by the circular lines in FIG. 14, or by means of a Such milling tool can be produced. These grooves 39 enable pressure equalization, similar to, for example, the free spaces 20, 21 according to FIG. 2. Here too the Sealing in the manner of a labyrinth seal achieved by the tight play between the sealing ring 8 and the surrounding groove space 7. The avoidance of flat side surfaces of the sealing ring 8 in the narrow groove space 12 eliminates the risk of seizing of the sealing ring 8 when running against a side surface 13, 14 of the groove space 7.

Fig.16 bis 18 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine zum Beispiel nach Fig.13 bis 15 vergleichbare Wirkung durch geringfügige Biegeverformungen des Dichtringes 8 erreicht wird, wie die übertrieben gross dargestellten Ausbiegungen 40,41,42 zeigen. Ein solcher wellenförmiger Dichtring 8 bewirkt auch eine verbesserte Abdichtung in Umfangsrichtung des Dichtringes 8.16 to 18 show an exemplary embodiment in which an effect comparable to that of FIGS. 13 to 15 is achieved by slight bending deformations of the sealing ring 8, as shown by the exaggerated bends 40, 41, 42. Such a wave-shaped sealing ring 8 also brings about an improved sealing in the circumferential direction of the sealing ring 8.

Wie die dargestellten Beispiele veranschaulichen, kann der Dichtring 8 entweder mit seiner äusseren Umfangsfläche 9 entsprechend Fig.2,3 und Fig.6 bis Fig.18 oder mit seiner inneren Umfangsfläche 12 entsprechend Fig.4,5 an einem der gegeneinander abzudichtenden Körper mit Haftreibung anliegen, wobei der Körper, an dem der Dichtring 8 haftet vorzugsweise der stillstehende Körper, d.h. im Beispiel nach Fig.1 das Maschinengehäuse 11 ist, obwohl er auch am rotierenden Körper als haftend vorgesehen sein kann. In letzterem Fall sollten jedoch die am Dichtring 8 wirkenden Zentrifugalkräfte berücksichtigt werden, um zu gewährleisten, dass der Dichtring 8 sich auch bei hohen Drehgeschwindigkeiten in eine zentrierte Position verschieben kann. Weiterhin ist es für die Funktion der Erfindung unwesentlich, ob der Dichtring 8 einen rotierenden Körper umschliesst oder von ihm umschlossen wird und ob er dabei an diesem haftet oder von diesem ohne Kontakt den Raum 7 bildend umschlossen wird.As the examples shown illustrate, the sealing ring 8 can either with its outer circumferential surface 9 in accordance with FIGS. 2, 3 and 6 to 18, or with its inner circumferential surface 12 in accordance with FIG. 4, 5 on one of the bodies to be sealed against one another with static friction apply, the body to which the sealing ring 8 adheres preferably the stationary body, ie 1 is the machine housing 11, although it can also be provided as adhering to the rotating body. In the latter case, however, the centrifugal forces acting on the sealing ring 8 should be taken into account in order to ensure that the sealing ring 8 can shift into a centered position even at high rotational speeds. Furthermore, it is irrelevant for the function of the invention whether the sealing ring 8 surrounds a rotating body or is enclosed by it and whether it adheres to it or is enclosed by it without contact forming the space 7.

Es versteht sich, dass in den Zeichnungen nur eine beschränkte Anzahl von möglichen Ausführungsformen einer erfindungsgemässen Abdichtung dargestellt werden konnten und dass die Formgebung des Dichtringes 8 und des zugehörigen umschliessenden Raumes 7 zahlreiche Varianten zulässt.It goes without saying that only a limited number of possible embodiments of a seal according to the invention could be shown in the drawings and that the shape of the sealing ring 8 and the associated enclosing space 7 permits numerous variants.

Claims

A seal on a rotating body and a casing enclosing the latter, with a sealing ring (8) enclosed in the rotating body (2) or the casing (11) and whose inner or outer circumference engages on the rotating body or the casing the space (7) surrounding the sealing ring 98) being wider than the latter, so that the sealing ring (8) is axially displaceable in the enclosing space (7) and is displaceably held on the rotating body (2) or the casing (11) by static frictional force on its inner or outer circumferential surface, wherein the static frictional force is higher than the resulting axial force of the pressure of the medium to be sealed acting on the lateral surfaces (13, 14) of the sealing ring (8), so that between the two lateral surfaces and the surfaces facing them of the surrounding space (7) there is an annular gap space (15, 16) and the medium to be sealed flows round the sealing ring (8) in the manner of a labyrinth packing, the sealing ring (8) automatically assuming a centred, contact-free position through the short-term, mechanical abutment contact with the surfaces (13, 14) of the surrounding space (7) between said surfaces (13, 14).
A seal according to claim 1, wherein on at least one of the lateral surfaces of the sealing ring (8) or the space (7) surrounding it and at a distance from the circumferential surface (9) of the sealing ring (8) engaging with static friction is provided a free space (20, 21; 20", 21") provided for pressure compensation purposes and which is formed by an undercut, being connected by means of a step (19, 19") to an annular sealing gap surface (17, 18) bounding the gap space (15, 16) and whose width corresponds to said spacing.
A seal according to claim 1, wherein the sides of the sealing ring have annularly surrounding butting surfaces (29, 30) for the centring of the sealing ring (8) in the surrounding space (7) and for the protection of the sealing gap surfaces (17, 18) (figs. 15, 16), which laterally bound a wider cross-sectional area (31) of the sealing ring (8).
A seal according to claim 1, wherein the two facing ring sides in the axial direction of the sealing ring (8) provided for pressure compensation purposes are interconnected by channels (34) passing transversely through the sealing ring (8) or by recesses (32) extending radially over the sides of the sealing ring (8) (fig. 10).
A seal according to claim 3, wherein wedge-shaped projections (35) are formed on the butting surfaces (29) for sliding film formation.
A seal according to claim 1, wherein the lateral surfaces (36, 37) of the sealing ring (8) have radially directed, through grooves (39).
A seal according to claim 1, wherein the sealing ring (8) has circumferentially succeeding deflections (40, 41, 42) for forming individual butting surfaces (figs. 16 to 18).
A seal according to claim 1, wherein the sealing ring (8) engages with at least one annular inner or outer circumferential surface on the rotating body or the casing, which is narrower than the sealing ring (8).
A seal according to claim 8, wherein the contact surface (24) of the sealing ring (8) is reduced by an all-round slot (25) for its holding by static friction.
A seal according to claim 9, wherein the space of the slot (25) is connected by drain openings (26) to an outside of the sealing ring (8).
Process for sealing on a rotating body enclosed in a casing, particularly on the external rotor (2) of an internal axis single-rotation machine, by means of a sealing ring (8) surrounding the rotating body (2) and whose inner or outer circumference engages in radially resilient manner on one of said parts, wherein the radial spring tension acting on the sealing ring (8) is determined in such a way that the resulting axial fore of the static friction on the outer or inner circumference of the sealing ring is always higher than the pressure of the medium to be sealed acting axially on the sealing ring, but on abutting on a casing surface (13, 14) the sealing ring is axially displaceable so as to overcome the adhesion, so that the seal is brought about in contact-free manner like a labyrinth packing on the sealing gaps (15, 16) between the sealing strip (8) and the casing (7, 11).