WO2024046746A1 - Fördereinrichtung und gleitringdichtungsanordnung mit derartiger fördereinrichtung - Google Patents

Fördereinrichtung und gleitringdichtungsanordnung mit derartiger fördereinrichtung Download PDF

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WO2024046746A1
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conveying
channel
conveyor
conveying device
stationary part
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PCT/EP2023/072387
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Josef WIDMANN
Florian WASENSTEINER
Hans Steigenberger
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Eagleburgmann Germany Gmbh & Co. Kg
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    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3464—Mounting of the seal

Definitions

  • the invention relates to a conveyor device, in particular a mechanical seal, for conveying a liquid in an axial direction and to a mechanical seal arrangement with a mechanical seal and a conveyor device according to the invention.
  • Conveying devices are known in connection with mechanical seals, for example as conveying threads, in order to convey a cooling liquid and/or a barrier fluid in the direction of the sliding rings and the sealing gap.
  • Such a conveying thread is known, for example, from DE 10 2011 118477 A1.
  • This publication discloses a floating conveyor thread in order to prevent contact on the conveyor thread with surrounding housing sides during operation.
  • a disadvantage of all previously known conveying threads is that when the direction of rotation on the shaft is reversed, the conveying direction in the conveying thread is also reversed. As a result, when using such conveying threads, it cannot always be ensured that sufficient cooling liquid or barrier fluid is conveyed to the desired locations.
  • a further object of the invention is to provide a mechanical seal arrangement with a conveyor device which conveys sufficient quantities of liquid in all operating states.
  • the conveying device according to the invention for conveying a liquid with the features of claim 1 has the advantage that it is also possible to use larger ones Amounts of liquid, such as coolant or barrier fluid, in particular to promote a mechanical seal.
  • the conveying device can also be used to convey lubricants or other liquids.
  • the conveyor device according to the invention comprises a rotatable part and a stationary part. Between the rotatable part and the stationary part there is a conveying gap through which the liquid to be conveyed is conveyed.
  • a Tesla delivery channel designed like a Tesla valve is provided at least on the rotatable part or the stationary part.
  • the Tesla valve-like delivery channel has a structure similar to a Tesla valve, which is a type of check valve without moving mechanical components.
  • the Tesla valve-like delivery channel has a greater flow resistance in one delivery direction than in an opposite delivery direction. A backstop is thus implemented in the opposite direction through hydrodynamic effects.
  • the Tesla vertical-type conveying channel is completely formed in the rotating or stationary part, or a Tesla vertical-type conveying channel is formed in the rotating and stationary parts, respectively.
  • the Tesla valve-like delivery channel preferably has a plurality of alternately arranged constriction areas and expansion areas.
  • the extension areas are preferably sheet-like or surface-like extensions, or alternatively a separate flow channel with a longer flow length than a main channel of the Tesla valve-like delivery channel.
  • the extension areas are preferably curved.
  • the expansion areas are arranged alternately on the left and right of a conveyor channel axis along a flow direction.
  • the delivery channel is preferably arranged at an acute angle a to the axial direction.
  • the acute angle a is preferably in a range of 60° to 89°, preferably 70° to 80°, to the axial direction X-X of the conveyor device. By choosing the angle a, a delivery rate can be influenced.
  • the conveying device particularly preferably comprises a plurality of Tesla valve-like conveying channels arranged parallel to one another. As a result, when conveying in the axial direction X-X, the liquid is also transferred from a first conveying channel to an adjacent second channel.
  • the Tesla-like conveying channels are preferably each formed completely in the lateral surfaces of the rotating and/or stationary part.
  • the rotatable part is a ring on the outer circumference of which the conveying channel is arranged or if the stationary part is a ring on the inner circumference of which the conveying channel is arranged.
  • the delivery channel is arranged on the outer circumference
  • the rotatable part can, for example, be easily mounted on a shaft or the like can be attached.
  • the conveying channel is arranged on an inner circumference
  • the part of the conveying device can be fixed to a housing or the like.
  • the ring and the shaft are a one-piece component so that the ring is integrated into the shaft.
  • At least one first Tesla valve-like delivery channel is arranged on the rotatable part and at least one second Tesla valve-like delivery channel is arranged on the stationary part. This enables conveyance independent of the direction of rotation.
  • all conveyor channels on the rotatable part and/or on the stationary part are geometrically identical.
  • the first and second Tesla valve-like delivery channels are arranged at an acute angle to the axial direction, with the first and second delivery channels being aligned in the same direction.
  • This makes it possible for the conveying direction of the conveying device to remain the same even when the direction of rotation of the rotatable part is reversed.
  • the conveyor device when the conveyor device is in a first direction of rotation, it conveys in a first direction and when the conveyor device reverses in a direction opposite to the first direction of rotation, the conveyor device still conveys in the first direction.
  • This can be used advantageously in particular for mechanical seals, which have to seal on rotating components whose direction of rotation changes during operation.
  • the conveying device for such a mechanical seal can deliver coolant and/or barrier liquid to the mechanical seal safely and in the large, required amount, regardless of the direction of rotation of the rotating component.
  • the present invention further relates to a mechanical seal arrangement with a mechanical seal with a rotating and a stationary seal ring, which define a sealing gap between their sliding surfaces.
  • the mechanical seal arrangement includes a conveyor device as described above.
  • the mechanical seal arrangement further preferably comprises a barrier fluid device, wherein the conveying device according to the invention conveys the barrier fluid to the sealing gap of the mechanical seal.
  • the mechanical seal arrangement comprises a cooling device, wherein the conveying device according to the invention conveys a cooling liquid to the mechanical seal.
  • the conveying device according to the invention can also preferably be used as a lubricant pump, for example for supplying lubricant to bearings or other rotating components.
  • a lubricant pump for example for supplying lubricant to bearings or other rotating components.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a mechanical seal arrangement with a conveyor device according to a first exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a schematic top view of a rotatable part of the conveyor device from FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of a stationary part of the conveyor device from FIG. 1,
  • Fig. 4 is a schematic representation of a development of a Tesla valve-like
  • Fig. 5 shows a schematic sectional view of the mechanical seal arrangement
  • Fig. 6 is a schematic sectional view of a mechanical seal arrangement with a conveyor device according to a second exemplary embodiment of the invention.
  • the mechanical seal arrangement 1 includes a mechanical seal
  • a sealing gap 5 is defined between the sliding surfaces of the rotating seal ring 3 and the stationary seal ring 4.
  • the mechanical seal arrangement 1 seals a product area 11 on a shaft 9 from an area 12 to be sealed.
  • the rotating seal ring 3 is connected to the shaft 9 via a sleeve 10.
  • the stationary seal ring 4 is fixed to a housing 8.
  • the mechanical seal arrangement 1 further comprises a conveying device 6, which is set up to convey a liquid.
  • the conveyor device 6 comprises a rotatable part 61 and a stationary part 62.
  • the rotatable part 61 is arranged directly on the shaft 9.
  • the stationary part 62 is arranged on the housing 8.
  • a conveying gap 60 is arranged between the rotatable part 61 and the stationary part 62.
  • the conveyor device 6 conveys in the axial direction XX Mechanical seal arrangement, with the flow direction 7 of the liquid flow being shown in FIG. 1.
  • the rotatable part 61 and the stationary part 62 each have one or more conveying channels 63.
  • the delivery channels are designed as Tesla valve-like delivery channels.
  • Each of the conveyor channels is completely formed in the rotating and stationary part.
  • Fig. 2 shows in detail the rotatable part 61 of the conveyor device 6.
  • a large number of conveyor channels 63 arranged parallel to one another are arranged on the rotatable part 61.
  • the conveying channels 63 are arranged at an acute angle a to the axial direction X-X (see Fig. 2).
  • Fig. 3 shows schematically a sectional view of the stationary part 62 of the conveyor device 6.
  • the stationary part 62 has a plurality of conveyor channels 63 on its inner circumference, which are also arranged at the same angle a to the axial direction XX on the inner circumference .
  • several conveyor channels 63 are also arranged parallel to one another.
  • Fig. 4 shows schematically a development of a conveyor channel 63.
  • the conveyor channels are designed in the same way in the rotatable part 61 as in the stationary part 62.
  • each conveying channel 63 has narrowing areas 64 and widening areas 65.
  • Each conveying channel 63 has a plurality of alternately arranged narrowing areas 64 and widening areas 65.
  • the extension areas 65 are flat, arcuate areas which are arranged like a sheet along a main direction, alternating left and right on a conveyor channel axis Y-Y.
  • a narrowing area 64 is provided between two expansion areas 65. This configuration results in a greater flow resistance in one direction of the delivery channel 63 than in the other direction of the flow channel.
  • the Tesla valve-like delivery channel 63 is arranged on the stationary part 62 of the delivery device 6 in the same direction as on the rotatable part and at the same angle.
  • the conveying device 6 as shown in FIG Block a fluid passage in the stationary part due to the hydrodynamic effect. 5
  • the delivery channels 63 of the rotatable part 61 block, whereas liquid is conveyed in the delivery channels 63 of the stationary part 62, so that in the same direction (flow direction 7) by means of the delivery channels 63 in the stationary Part 62 is conveyed through the conveying gap 60. Since the angle and the geometric shape of the delivery channels 63 in the rotatable and stationary parts are the same, the amount of liquid delivered is also the same.
  • the invention can provide a conveying device 6 which is capable of conveying the same or a different amount of liquid in the same direction regardless of a direction of rotation of a rotatable part 61.
  • a width B1 of the rotatable part 61 and a width B2 of the stationary part 62 of the conveyor device 6 are the same and the angles a are also the same, the amount of liquid conveyed in the flow direction 7 is also the same regardless of a direction of rotation (A or B). .
  • Fig. 6 shows a mechanical seal arrangement 1 according to a second embodiment of the invention.
  • the conveying device 6 of the second exemplary embodiment has a rotatable part 61, which, as in the first exemplary embodiment, has conveying channels 63 with narrowing areas 64 and widening areas 65.
  • the rotatable part 61 is arranged directly on the shaft 9.
  • the stationary part 62 of the conveyor device 6 is formed in the second exemplary embodiment by a peripheral wall 80 of the housing 8.
  • the conveying device 6 of the second exemplary embodiment therefore has a significantly simplified structure and only includes conveying channels 63 in the manner of a Tesla valve on the rotatable part 61.
  • the conveying channels 63 of the rotatable part 61 are arranged at an acute angle to the axial direction XX, as in the first exemplary embodiment, large quantities are conveyed in the direction of the flow direction 7 and when the direction of rotation is reversed, the quantity conveyed is significantly reduced and tends towards zero.
  • the second exemplary embodiment is intended in particular for applications in which a reversal of the direction of rotation of the shaft 9 to be sealed does not occur. As a result, the construction of the conveyor device 6 can be made simpler and more cost-effective. Otherwise, this exemplary embodiment corresponds to that first exemplary embodiment, so that reference can be made to the description given there.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fördereinrichtung zur Förderung einer Flüssigkeit, umfassend ein rotierbares Teil (61) und ein stationäres Teil (62), wobei zwischen dem rotierbaren Teil (61) und dem stationären Teil (62) ein Förderspalt (63) vorhanden ist, und wobei am rotierbaren Teil (61) und/oder am stationären Teil (62) ein Tesla-ventilartiger Förderkanal (63) ausgebildet ist, wobei der Förderkanal (63) in eine Durchströmungsrichtung einen größeren Strömungswiderstand als in die andere Durchströmungsrichtung aufweist.

Description

Fördereinrichtung und Gleitringdichtungsanordnung mit derartiger Fördereinrichtung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Fördereinrichtung, insbesondere einer Gleitringdichtung, zur Förderung einer Flüssigkeit in einer Axialrichtung sowie eine Gleitringdichtungsanordnung mit einer Gleitringdichtung und einer erfindungsgemäßen Fördereinrichtung.
Fördereinrichtungen sind in Verbindung mit Gleitringdichtungen beispielsweise als Fördergewinde bekannt, um eine Kühlflüssigkeit und/oder ein Sperrfluid in Richtung zu den Gleitringen und zum Dichtspalt zu fördern. Ein derartiges Fördergewinde ist beispielsweise aus der DE 10 2011 118477 A1 bekannt. Diese Druckschrift offenbart ein schwimmend gelagertes Fördergewinde, um im Betrieb Kontakte am Fördergewinde mit umliegenden Gehäuseseiten zu verhindern. Ein Nachteil aller bisher bekannten Fördergewinde liegt darin, dass bei einer Umkehrung der Drehrichtung an der Welle sich auch die Förderrichtung im Fördergewinde umkehrt. Dadurch kann bei Nutzung derartiger Fördergewinde nicht immer sichergestellt werden, dass ausreichend Kühlflüssigkeit bzw. Sperrfluid an die gewünschten Stellen gefördert wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fördereinrichtung zur Förderung einer Flüssigkeit bereitzustellen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit eine sichere Förderung großer Fördermengen ermöglicht. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung eine Gleitringdichtungsanordnung mit einer Fördereinrichtung bereitzustellen, welche in allen Betriebszuständen ausreichende Flüssigkeitsmengen fördert.
Diese Aufgabe wird durch eine Fördereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Gleitringdichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruch 10 gelöst. Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Die erfindungsgemäße Fördereinrichtung zur Förderung einer Flüssigkeit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass es möglich ist, auch größere Mengen an Flüssigkeit, wie beispielsweise Kühlflüssigkeit oder Sperrfluid, insbesondere zu einer Gleitringdichtung, zu fördern. Die Fördereinrichtung kann auch zum Fördern von Schmiermittel oder anderen Flüssigkeiten verwendet werden. Die erfindungsgemäße Fördereinrichtung umfasst dabei ein rotierbares Teil und ein stationäres Teil. Zwischen dem rotierbaren Teil und dem stationären Teil ist ein Förderspalt vorhanden, über welchen die zu fördernde Flüssigkeit gefördert wird. Ferner ist wenigstens an dem rotierbaren Teil oder dem stationären Teil ein Tesla-ventilartig ausgebildeter Tesla-Förderkanal vorgesehen. Der Teslaventilartige Förderkanal weist einen einem Tesla-Ventil ähnlichen Aufbau auf, welches eine Art Rückschlagventil ohne bewegliche mechanische Bauteile ist. Der Tesla-ventilartige Förderkanal weist dabei in einer Förderrichtung einen größeren Strömungswiderstand als in eine entgegengesetzte Förderrichtung auf. Somit wird durch hydrodynamische Effekte in der entgegengesetzten Richtung eine Rücklaufsperre realisiert. Der Tesla-vertikalartige Förderkanal ist vollständig im rotierenden oder stationären Teil ausgebildet, oder ein Teslavertikalartiger Förderkanal ist jeweils im rotierenden und stationären Teil ausgebildet.
Vorzugsweise weist der Tesla-ventilartige Förderkanal eine Vielzahl von abwechselnd angeordneten Verengungsbereichen und Erweiterungsbereichen auf. Die Erweiterungsbereiche sind vorzugsweise blattartige oder flächenartige Erweiterungen, oder alternativ ein separater Strömungskanal mit einer längeren Strömungslänge als ein Hauptkanal des Tesla-ventilartigen Förderkanals.
Die Erweiterungsbereiche sind vorzugsweise bogenförmig ausgebildet. Die Erweiterungsbereiche sind entlang einer Durchströmungsrichtung abwechselnd links und rechts an einer Förderkanalachse angeordnet.
Der Förderkanal ist vorzugsweise in einem spitzen Winkel a zur Axialrichtung angeordnet. Der spitze Winkel a liegt vorzugsweise in einem Bereich von 60° bis 89°, bevorzugt 70° bis 80°, zur Axialrichtung X-X der Fördereinrichtung. Durch Wahl des Winkels a kann eine Fördermenge beeinflusst werden.
Besonders bevorzugt umfasst die Fördereinrichtung mehrere parallel zueinander angeordnete Tesla-ventilartige Förderkanäle. Hierdurch erfolgt bei der Förderung in Axialrichtung X-X auch eine Übergabe der Flüssigkeit von einem ersten Förderkanal zu einem benachbarten zweiten Kanal. Die Tesla-artigen Förderkanäle sind vorzugsweise jeweils vollständig in Mantelflächen des rotierenden und/oder stationären Teils ausgebildet.
Ein besonders einfacher Aufbau ist möglich, wenn das rotierbare Teil ein Ring ist, auf dessen Außenumfang der Förderkanal angeordnet ist oder wenn das stationäre Teil ein Ring ist, an dessen Innenumfang der Förderkanal angeordnet ist. Wenn der Förderkanal am Außenumfang angeordnet ist, kann das rotierbare Teil beispielsweise auf einfache Weise auf einer Welle oder dergleichen befestigt werden. Wenn der Förderkanal an einem Innenumfang angeordnet ist, kann das Teil der Fördereinrichtung an einem Gehäuse oder dergleichen fixiert werden. Vorzugsweise sind der Ring und die Welle ein einteiliges Bauteil, so dass der Ring in die Welle integriert ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist am rotierbaren Teil wenigstens ein erster Tesla-ventilartiger Förderkanal und am stationären Teil wenigstens ein zweiter Tesla-ventilartiger Förderkanal angeordnet. Hierdurch kann eine drehrichtungsunabhängige Förderung ermöglicht werden.
Vorzugsweise sind alle Förderkanäle am rotierbaren Teil und/oder am stationären Teil geometrisch gleich ausgebildet.
Besonders bevorzugt ist dabei der erste und zweite Tesla-ventilartige Förderkanal in einem spitzen Winkel zur Axialrichtung angeordnet, wobei der erste und zweite Förderkanal in gleicher Richtung ausgerichtet sind. Dadurch ist es möglich, dass auch bei einer Drehrichtungsumkehr des rotierbaren Teils die Förderrichtung der Fördereinrichtung gleich bleibt. Mit anderen Worten fördert die Fördereinrichtung bei einer ersten Drehrichtung in eine erste Richtung und bei Umkehr der Fördereinrichtung in eine entgegengesetzte Richtung zur ersten Drehrichtung fördert die Fördereinrichtung immer noch in die erste Richtung. Dies kann vorteilhaft insbesondere bei Gleitringdichtungen verwendet werden, welche an rotierenden Bauteilen, deren Drehrichtung sich im Betrieb ändert, abdichten müssen. Dadurch kann die Fördereinrichtung für eine derartige Gleitringdichtung sicher und in großer, benötigter Menge Kühlflüssigkeit und/oder Sperrflüssigkeit zur Gleitringdichtung fördern, unabhängig von der Drehrichtung des rotierenden Bauteils.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Gleitringdichtungsanordnung mit einer Gleitringdichtung mit einem rotierenden und einem stationären Gleitring, welche zwischen ihren Gleitflächen einen Dichtspalt definieren. Die Gleitringdichtungsanordnung umfasst eine wie voranstehend beschriebene Fördereinrichtung.
Die Gleitringdichtungsanordnung umfasst ferner bevorzugt eine Sperrfluideinrichtung, wobei die erfindungsgemäße Fördereinrichtung das Sperrfluid zum Dichtspalt der Gleitringdichtung fördert. Weiter bevorzugt umfasst die Gleitringdichtungsanordnung eine Kühleinrichtung, wobei die erfindungsgemäße Fördereinrichtung eine Kühlflüssigkeit zur Gleitringdichtung fördert.
Die erfindungsgemäße Fördereinrichtung kann insbesondere auch bevorzugt als Schmiermittelpumpe verwendet werden, beispielsweise zur Schmiermittelversorgung von Lagern oder anderen rotierenden Bauteilen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Gleitringdichtungsanordnung mit einer Fördereinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Draufsicht eines rotierbaren Teils der Fördereinrichtung von Fig. 1 ,
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht eines stationären Teils der Fördereinrichtung von Fig. 1 ,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Abwicklung eines Tesla-ventilartigen
Förderkanals der Fördereinrichtung von Fig. 1 ,
Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung der Gleitringdichtungsanordnung mit
Fördereinrichtung von Fig. 1 bei umgekehrter Drehrichtung und
Fig. 6 eine schematische Schnittansicht einer Gleitringdichtungsanordnung mit einer Fördereinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 5 eine Gleitringdichtungsanordnung
1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, umfasst die Gleitringdichtungsanordnung 1 eine Gleitringdichtung
2 mit einem rotierenden Gleitring 3 und einem stationären Gleitring 4. Zwischen den Gleitflächen des rotierenden Gleitrings 3 und des stationären Gleitrings 4 ist ein Dichtspalt 5 definiert.
Die Gleitringdichtungsanordnung 1 dichtet dabei einen Produktbereich 11 an einer Welle 9 gegenüber einem abzudichtenden Bereich 12 ab.
Der rotierende Gleitring 3 ist über eine Hülse 10 mit der Welle 9 verbunden. Der stationäre Gleitring 4 ist an einem Gehäuse 8 fixiert.
Die Gleitringdichtungsanordnung 1 umfasst ferner eine Fördereinrichtung 6, welche zur Förderung einer Flüssigkeit eingerichtet ist. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, umfasst die Fördereinrichtung 6 ein rotierbares Teil 61 und ein stationäres Teil 62. Das rotierbare Teil 61 ist direkt an der Welle 9 angeordnet. Das stationäre Teil 62 ist am Gehäuse 8 angeordnet.
Zwischen dem rotierbaren Teil 61 und dem stationären Teil 62 ist ein Förderspalt 60 angeordnet. Die Fördereinrichtung 6 fördert dabei in Axialrichtung X-X der Gleitringdichtungsanordnung, wobei in Fig. 1 in Durchströmungsrichtung 7 der Flüssigkeitsströmung dargestellt ist.
Das rotierbare Teil 61 und das stationäre Teil 62 weisen jeweils einen oder mehrere Förderkanäle 63 auf. Die Förderkanäle sind als Tesla-ventilartige Förderkanäle ausgebildet. Jeder der Förderkanäle ist vollständig im rotierenden und stationären Teil ausgebildet.
Fig. 2 zeigt im Detail das rotierbare Teil 61 der Fördereinrichtung 6. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind eine Vielzahl von parallel zueinander angeordneten Förderkanälen 63 am rotierbaren Teil 61 angeordnet. Die Förderkanäle 63 sind dabei in einem spitzen Winkel a zur Axialrichtung X-X angeordnet (vgl. Fig.2).
Fig. 3 zeigt schematisch eine Schnittansicht des stationären Teils 62 der Fördereinrichtung 6. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, weist das stationäre Teil 62 an seinem Innenumfang mehrere Förderkanäle 63 auf, welche ebenfalls in einem gleichen Winkel a zur Axialrichtung X-X am Innenumfang angeordnet sind. Hierbei sind ebenfalls mehrere Förderkanäle 63 parallel zueinander angeordnet.
Wie ein Vergleich zwischen den Figuren 2 und 3 unmittelbar ergibt, sind die Förderkanäle bei dem rotierbaren Teil 61 und dem stationären Teil 62 in gleicher Richtung Richtung ausgerichtet. Somit verlaufen die Förderkanäle 63 des rotierbaren Teils 61 und des stationären Teils 62 parallel zueinander.
Fig. 4 zeigt schematisch eine Abwicklung eines Förderkanals 63. Die Förderkanäle sind im rotierbaren Teil 61 gleich wie im stationären Teil 62 ausgebildet.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, weist jeder Förderkanal 63 Verengungsbereiche 64 und Erweiterungsbereiche 65 auf. Jeder Förderkanal 63 weist eine Vielzahl von abwechselnd angeordneten Verengungsbereichen 64 und Erweiterungsbereichen 65 auf. Die Erweiterungsbereiche 65 sind flächige bogenförmig ausgebildete Bereiche, welche blattartig entlang einer Hauptrichtung abwechselnd links und rechts an einer Förderkanalachse Y-Y angeordnet sind. Zwischen zwei Erweiterungsbereichen 65 ist jeweils ein Verengungsbereich 64 vorgesehen. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich in einer Richtung des Förderkanals 63 ein größerer Strömungswiderstand als in der anderen Richtung des Strömungskanals.
Damit die Förderung unabhängig von einer Drehrichtung jeweils in die gleiche Axialrichtung möglich ist, ist am stationären Teil 62 der Fördereinrichtung 6 der Tesla-ventilartige Förderkanal 63 in gleicher Richtung wie am rotierbaren Teil und mit gleichem Winkel angeordnet. Dadurch ist es möglich, dass die Fördereinrichtung 6, wie in Fig. 1 gezeigt, in einer ersten Drehrichtung A eine Flüssigkeit mittels der Förderkanäle 63 im rotierbaren Teil 61 in Durchströmungsrichtung 7 durch den Förderspalt 60 fördert, wobei die Förderkanäle im stationären Teil durch hydrodynamische Effekt einen Fluidduchgang sperren. Wie in Fig. 5 gezeigt, bei einer entgegengesetzten Drehrichtung B, sperren die Förderkanäle 63 des rotierbaren Teils 61 wohingegen Flüssigkeit in den Förderkanälen 63 des stationären Teils 62 gefördert wird, so dass in die gleiche Richtung (Durchströmungsrichtung 7) mittels der Förderkanäle 63 im stationären Teil 62 durch den Förderspalt 60 gefördert wird. Da der Winkel und die geometrische Form der Förderkanäle 63 im rotierbaren und stationären Teil gleich ist, ist auch die geförderte Flüssigkeitsmenge gleich.
Somit kann eine Drehrichtungs-unabhängige Förderleistung der Fördereinrichtung immer in die gleiche Richtung durch den Förderspalt 60 ermöglicht werden. Es sei angemerkt, dass bevorzugt durch Variation des Winkels a am rotierbaren und stationären Teil abhängig von einer Drehrichtung auch unterschiedlich große Fördermengen gefördert werden können. Somit kann die Erfindung eine Fördereinrichtung 6 bereitstellen, welche in der Lage ist, unabhängig von einer Drehrichtung eines rotierbaren Teils 61 die gleiche oder eine unterschiedliche Menge an Flüssigkeit in die gleiche Richtung zu fördern.
Da im ersten Ausführungsbeispiel eine Breite B1 des rotierbaren Teils 61 und eine Breite B2 des stationären Teils 62 der Fördereinrichtung 6 gleich ist und auch die Winkel a gleich sind, ist auch die geförderte Flüssigkeitsmenge in Durchströmungsrichtung 7 unabhängig von einer Drehrichtung (A oder B) gleich.
Fig. 6 zeigt eine Gleitringdichtungsanordnung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, weist die Fördereinrichtung 6 des zweiten Ausführungsbeispiels ein rotierbares Teil 61 auf, welches wie im ersten Ausführungsbeispiel Förderkanäle 63 mit Verengungsbereichen 64 und Erweiterungsbereichen 65 aufweist. Das rotierbare Teil 61 ist direkt an der Welle 9 angeordnet. Das stationäre Teil 62 der Fördereinrichtung 6 wird im zweiten Ausführungsbeispiel durch eine Umfangswand 80 des Gehäuses 8 gebildet. Somit weist die Fördereinrichtung 6 des zweiten Ausführungsbeispiels einen deutlich vereinfachten Aufbau auf und umfasst nur am rotierbaren Teil 61 Förderkanäle 63 nach Art eines Tesla-Ventils. Wenn die Förderkanäle 63 des rotierbaren Teils 61 wie im ersten Ausführungsbeispiel in einem spitzen Winkel zur Axialrichtung X-X angeordnet sind, erfolgt eine Förderung großer Mengen in Richtung der Durchströmungsrichtung 7 und bei Umkehr der Drehrichtung ist die geförderte Menge deutlich reduziert und tendiert gegen Null. Das zweite Ausführungsbeispiel ist insbesondere für Anwendungsfälle gedacht, bei denen eine Drehrichtungsumkehr der abzudichtenden Welle 9 nicht vorkommt. Dadurch kann ein Aufbau der Fördereinrichtung 6 einfacher und kostengünstiger gestaltet werden. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
Neben der vorstehenden schriftlichen Beschreibung der Erfindung wird zu deren ergänzender Offenbarung hiermit explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in den Fig. 1 bis 6 Bezug genommen.
Bezugszeichenliste
1 Gleitringdichtungsanordnung
2 Gleitringdichtung
3 rotierender Gleitring
4 stationärer Gleitring
5 Dichtspalt
6 Fördereinrichtung
7 Durchströmungsrichtung durch den Förderspalt
8 Gehäuse
9 Welle
10 Hülse
11 Produktbereich
12 abzudichtender Bereich
60 Förderspalt
61 rotierbarer Teil
62 stationärer Teil
63 Förderkanal
64 Verengungsbereich
65 Erweiterungsbereich
80 Umfangswand
A erste Drehrichtung
B zweite Drehrichtung entgegen der ersten Drehrichtung
B1 Breite des rotierbaren Teils
B2 Breite des stationären Teils
X-X Axialrichtung
Y-Y Förderkanalachse a Winkel

Claims

Ansprüche
1 . Fördereinrichtung zur Förderung einer Flüssigkeit, umfassend
- ein rotierbares Teil (61) und
- ein stationäres Teil (62),
- wobei zwischen dem rotierbaren Teil (61) und dem stationären Teil (62) ein Förderspalt (63) vorhanden ist, und
- wobei am rotierbaren Teil (61) und/oder am stationären Teil (62) ein Tesla-ventilartiger Förderkanal (63) ausgebildet ist, wobei der Förderkanal (63) in einer Durchströmungsrichtung einen größeren Strömungswiderstand als in die andere Durchströmungsrichtung aufweist.
2. Fördereinrichtung nach Anspruch 1 , wobei der Förderkanal (63) eine Vielzahl von abwechselnd angeordneten Verengungsbereichen (64) und Erweiterungsbereichen (65) aufweist.
3. Fördereinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Erweiterungsbereiche (65) bogenförmig ausgebildet sind und entlang einer Durchströmungsrichtung durch den Förderkanal (63) an einer Förderkanalachse (Y-Y) abwechselnd angeordnet sind.
4. Fördereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Förderkanal (63) in einem spitzen Winkel (a) zur Axialrichtung (X-X) angeordnet ist.
5. Fördereinrichtung nach Anspruch 4, wobei der spitze Winkel (a) in einem Bereich von 60° bis 89° liegt.
6. Fördereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend mehrere parallel zueinander angeordnete Förderkanäle (63).
7. Fördereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das rotierbare Teil (61) ein Ring ist, an dessen Außenumfang der Förderkanal 63 angeordnet ist und/oder wobei das stationäre Teil (62) ein Ring ist, an dessen Innenumfang der Förderkanal (63) angeordnet ist.
8. Fördereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei alle Förderkanäle (63) geometrisch gleich ausgebildet sind.
9. Fördereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Förderkanal (63) des rotierbaren Teils (61) und der Förderkanal (63) des stationären Teils (62) im gleichen Winkel (a) angeordnet sind.
10. Gleitringdichtungsanordnung umfassend
- eine Gleitringdichtung (2) mit einem rotierenden Gleitring (3) und einem stationären Gleitring (4), welche zwischen ihren Gleitflächen einen Dichtspalt (5) definieren, und
- eine Fördereinrichtung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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