DE3722436A1 - Hydrostatische dichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf hydrostatische Dichtungen zur Verwendung zwischen einer rotierenden Welle und einem Gehäuse.

Zur Verhinderung oder größtmöglichen Verringerung des Durch­ tritts von Fluiden zwischen einer rotierenden oder sich hin und her bewegenden Welle und einem Gehäuse gibt es bekannte druckkompensierte oder druckbelastete kontakt­ dichtungen. Die dabei auftretende Reibung und sich daraus ergebende Erwärmung kann jedoch zu einer Schädigung der Reibungselemente führen. Das Betriebsverhalten und die Lebensdauer solcher Dichtungen läßt sich daher kaum voraus­ sehen.

Es wurden deshalb hydrostatische und hydrodynamische Gleit­ schichtdichtungen entwickelt, um Reibung und Verschleiß auf ein Mindestmaß zu verringern und das Betriebsverhalten genauer voraussehen zu können. Bei bekannten hydrostati­ schen Dichtungen sind die herkömmlichen Kontaktdichtungs­ elemente wie Grafit/Metallringe durch eine Fluidschicht zwischen einander gegenüberstehenden Dichtungsflächen ersetzt. Das zur Ausbildung einer solchen Schicht verwendete Fluid ist im folgenden als "Dichtungsfluid" bezeichnet. Im Hinblick auf Reibung und Verschleiß sind derartige Dich­ tungen den herkömmlichen Kontaktdichtungen überlegen, es bestehen jedoch gewisse Schwierigkeiten hinsichtlich ihrer Abdichtung.

Bei bekannten hydrostatischen Dichtungen kann entweder ein Arbeitsfluid aus dem Gehäuse austreten oder das Dichtungs­ fluid kann zwischen den einander gegenüberstehenden Dich­ tungsflächen in das Gehäuse eintreten. Beim Austritt eines Arbeitsfluids aus dem Gehäuse in die hydrostatische Dich­ tung können im Arbeitsfluid enthaltene Verunreinigungen zu einem übermäßigen Verschleiß an den Dichtungsflächen füh­ ren. Besonders ernsthafte Schwierigkeiten können auftreten, wenn es sich bei dem Arbeitsfluid um ein solches mit schlechter Schmierwirkung handelt, z.B. um FREON. Ein übermäßig starker Austritt des Arbeitsfluids aus einem Gehäuse und durch die Dichtung hindurch macht darüber hinaus ein häufiges Nachfüllen des Arbeitsfluids in das Gehäuse und andere aufwendige Wartungsarbeiten notwendig.

In anderen Fällen, in denen das Dichtungsfluid aus der hydrostatischen Dichtung in das Gehäuse eintritt, kann es notwendig sein als Dichtungsfluid das gleiche Fluid zu verwenden, wie es in der Maschine als Arbeitsfluid verwen­ det wird.Darüber hinaus erfordert ein erhöhter Durchtritt des Dichtungsfluids in das Gehäuse ein häufiges Nachfüllen des Dichtungsfluids, was zu erhöhten Wartungskosten führt. In anderen Fällen können zusätzliche Schwierigkeiten dadurch auftreten, daß das Arbeitsfluid oder das Dichtungs­ fluid durch die hydrostatische Dichtung hindurch ins Freie austritt.

Ein Ziel der Erfindung ist deshalb die Schaffung einer hydrostatischen Dichtung zwischen einer Welle und einem Gehäuse, welches den Durchtritt eines Arbeitsfluids zwi­ schen den Dichtungsflächen der hydrostatischen Dichtung hindurch wirksam verhindert.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer hydrostatischen Dichtung, bei welcher ein zwischen einander gegenüberstehenden Dichtungsflächen vorhandenes Dichtungs­ fluid nicht in das Gehäuse eintritt.

Noch ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer hydro­ statischen Dichtung, bei welchem der Austritt eines Dich­ tungsfluids oder eines Arbeitsfluids ins Freie wirksam verhindert ist.

Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer hydrostatischen Dichtung, dessen Wirksamkeit allein auf der hydrostatischen Wirkung eines Dichtungsfluids beruht und im wesentlichen unabhängig vom dynamischen Zu­ stand des abgedichteten Systems ist.

Ferner bezweckt die Erfindung die Schaffung einer hydro­ statischen Dichtung, welche einen Austritt des Dichtungs­ fluids wirksam zu verhindern vermag, selbst wenn das Dich­ tungsfluid sehr dünnflüssig ist und/oder die Drehzahl der Welle sehr niedrig ist.

Bekannte hydrostatische Lager weisen den eingangs Erläuter­ ten ähnliche und weitere Nachteile auf, weshalb ein weite­ res Ziel der Erfindung darin besteht, ein hydrostatisches Lager zu schaffen, bei welchem derartige Mängel beseitigt sind.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung oder werden bei der praktischen Anwendung der Erfindung deutlich. Die Ziele und Vorteile der Erfindung sind mittels der in den Ansprüchen aufge­ zeigten Vorkehrungen jeweils für sich allein oder in belie­ biger Kombination erreichbar.

Zur Erreichung der vorstehend genannten Ziele schafft die Erfindung, wie nachstehend im einzelnen erläutert, eine hydrostatische Dichtung zum Abdichten eines ein unter Druck­ stehendes Arbeitsfluid enthaltenden und mit einer Welle ausgestatteten Gehäuses. Zu der Dichtung gehören einander gegenüberstehende Dichtungsflächen am Gehäuse und an der Welle, wenigstens einen in einer der Dichtungsflächen aus­ gebildeten Hochdruckraum zum Einbringen eines unter Druck stehenden Dichtungsfluids zwischen die einander gegenüber­ stehenden Dichtungsflächen und Einrichtungen zum Verhindern des Eintritts des Dichtungsfluids in das Gehäuse sowie des Eintritts des Arbeitsfluids in den Hochdruckraum. Die zuletzt genannten Einrichtungen umfassen wenigstens eine Sperreinrichtung zur Bildung eines engen Spalts über einen Bereich der Dichtungsflächen zwischen dem Hochdruckraum und dem Innenraum des Gehäuses. Vorgesehen ist ferner wenigstens ein in einer der Dichtungsflächen ausgebildeter Entlastungsraum für die Aufnahme und Abfuhr von zwischen den einander gegenüberstehenden Dichtungsflächen austreten­ dem Dichtungsfluid und zum Verhindern des Durchtritts des Dichtungsfluids zwischen dem Gehäuse und der Welle hindurch ins Freie.

Zusätzlich schafft die Erfindung ein hydrostatisches Lager für ein mit einer Welle ausgestattetes Gehäuse. Das Lager umfaßt einander gegenüberstehende Lagerflächen am Gehäuse und an der Welle, wenigstens einen in einer der Lager­ flächen ausgebildeten Hochdruckraum zum Einbringen eines unter Druck gehaltenen Lagerfluids zwischen die einander gegenüberstehenden Lagerflächen und wenigstens einen in einer der Lagerflächen ausgebildeten Entlastungsraum für die Aufnahme und Abfuhr von zwischen den einander gegen­ überstehenden Lagerflächen austretendem Lagerfluid und zum Verhindern des Austritts von Lagerfluid zwischen der Welle und dem Gehäuse hindurch.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Axialschnittansicht einer hydrostatischen Dich­ tung in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 zur Dar­ stellung von einander gegenüberstehenden Dichtungs­ flächen,

Fig. 3 eine Stirnansicht einer Dichtungsfläche in Richtung der Pfeile III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine Fig. 3 entsprechende Stirnansicht einer Dich­ tungsfläche in einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 eine schematisierte Darstellung einer möglichen Druckverteilung an den axialen Enden eines in Fig. 1 gezeigten Dichtungsrings,

Fig. 6 eine Teilschnittansicht der Dichtung nach Fig. 1 unter Weglassung des Gehäuses und der Welle zur Darstellung verschiedener Abmessungen,

Fig. 7 eine Teilschnittansicht einer hydrostatischen Dich­ tung in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 8 eine Schnittansicht einer hydrostatischen Dichtung in noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 9 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie IX-IX in Fig. 8,

Fig. 10 eine Teilschnittansicht eines hydrostatischen Axiallagers in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 11 eine Teilschnittansicht eines hydrostatischen Radiallagers in einer weiteren bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung.

Die nachstehend anhand der Zeichnung, in welcher gleiche oder einander entsprechende Elemente durchgehend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, erläuterte Erfin­ dung schafft eine hydrostatische Dichtung zum Abdichten eines ein unter Druck stehendes Arbeitsfluid enthaltenden und mit einer Welle ausgestatteten Gehäuses gegenüber der freien Umgebung, mit einander gegenüberstehenden Dichtungs­ flächen am Gehäuse und an der Welle, wenigstens einem in einer der Dichtungsflächen ausgebildeten Hochdruckraum zum Einbringen eines unter Druck gehaltenen Dichtungsfluids zwischen die einander gegenüberstehenden Dichtungsflächen und Einrichtungen zum Verhindern des Eintritts des Dich­ tungsfluids in das Gehäuse sowie des Durchtritts des Arbeitsfluids vom Gehäuse in den wenigstens einen Hoch­ druckraum.

Fig. 1 zeigt eine hydrostatische Dichtung 10 zwischen einer Welle 11 und einem Maschinengehäuse 12. Der Innenraum des Gehäuses 12 enthält ein unter einem Druck Ph stehendes Arbeitsfluid 14. In der freien Umgebung 15 herrscht ein Druck Pa. Dabei ist Ph gewöhnlich beträchtlich größer als der Umgebungsdruck Ph außerhalb der Dichtung.

Am Gehäuse 12 und an der Welle 11 sind einander gegenüber­ stehende Dichtungsflächen angeordnet. Wie in Fig. 2 dar­ gestellt, steht einer ersten Dichtungsfläche 16 eine zweite Dichtungsfläche 18 gegenüber. Die erste Dichtungs­ fläche 16 ist aus den Endflächen von Stegen 29, 31 und 57 gebildet, welche in der in Fig. 3 gezeigten Stirnansicht zu erkennen sind. Die Dichtungsfläche 16 bildet eine axiale Endfläche eines in das Gehäuse 12 eingesetzten Dichtungs­ rings 35. Die Dichtungsfläche 18 ist die den genannten End­ flächen gegenüberstehende Stirnfläche eines auf der Welle 11 befestigten Rings 36 (Fig.1). Anderenfalls kann die Dichtungsfläche 18 auch durch eine Stufe der Welle 11 gebildet sein. Der Ring 36 ist abdichtend auf die Welle 11 aufgesetzt und drehfest daran befestigt. Wie man in Fig. 2 erkennt, sind die Dichtungsflächen 16 und 18 eben, parallel zueinander und verlaufen lotrecht zur Achse der Welle 11. Es sind jedoch auch andere Anordnungen möglich und nach­ stehend in Verbindung mit anderen Ausführungsformen beschrieben. Die Dichtungsflächen müssen äußerst genau bearbeitet und ausgerichtet sein, damit sie keine Taumel­ bewegung vollführen, so daß sich das dynamische Verhalten der Dichtung nicht wesentlich vom statischen Verhalten der­ selben unterscheidet.

In einer der Dichtungsflächen ist wenigstens ein Hochdruck­ raum zum Einbringen eines unter hohem Druck stehenden Dichtungsfluids zwischen die einander gegenüberstehenden Dichtungsflächen ausgebildet. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist in der ersten Dichtungsfläche 16 ein Hochdruckraum 19 ausgebildet. Dieser umfaßt eine Kammer 21 und ein unmittelbar daran anschließendes Teil einer Zulei­ tung. In abgewandelten Ausführungsformen könnte der Hoch­ druckraum 19 auch in der zweiten Dichtungsfläche 18 ausge­ bildet sein, oder sowohl die erste als auch die zweite Dichtungsfläche 16 bzw. 18 könnten solche Hochdruckräume aufweisen. Der Hochdruckraum 19 ist über eine Zuleitung 44 und eine Ausgleichskammer 41 mit einem unter hohem Druck stehenden Dichtungsfluid gespeist und dient dem Einbringen des Dichtungsfluids zwischen die erste und die zweite Dichtungsfläche 16 bzw. 18.

Die dargestellte hydrostatische Dichtung enthält Einrich­ tungen zum Verhindern des Durchtritts des Dichtungsfluids in das Gehäuse 12 sowie zum Verhindern des Eindringens des Arbeitsfluids in den Hochdruckraum 19. Zu diesen Einrich­ tungen gehört ein Sperrelement zur Ausbildung eines engen Spalts entlang einem Bereich der Dichtungsflächen zwischen dem Hochdruckraum und dem Innenraum des Gehäuses. Wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, hat das erste Sperrelement die Form eines in Umfangsrichtung der ersten Dichtungsfläche 16 verlaufenden ersten Stegs 29, welcher einen Spalt 23 bildet. Fig. 2 zeigt die Dichtung im Betriebszustand, in welchem der dem Abstand zwischen den Dichtungsflächen 16 und 18 entsprechende Spalt 23 eine sehr geringe Breite aufweist. In den anderen Figuren sind die Dichtungsflächen in einem beträchtlich größeren Abstand zueinander dargestellt, um die Darstellung der einzelnen Teile zu vereinfachen.

In Fig. 1 bis 3 verläuft das erste Sperrelement zwar radial außerhalb des Hochdruckraums 19, es könnte jedoch auch radial einwärts des Hochdruckraums 19 angeordnet sein, wenn z.B. das Arbeitsfluid 14 radial einwärts der Dichtungs­ flächen 16, 18 ansteht. In einem solchen Falle liegt der Hochdruckraum 19 einwärts eines Entlastungsraums 47 in einer derjenigen von Fig. 1 bis 3 entgegengesetzten Anord­ nung. Eine solche Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß durch die Drehung der Welle 11 und des Rings 36 hervorge­ rufene, wenn auch geringe Fliehkräfte, welche bei einer Anordnung des ersten Sperrelements radial außerhalb des Hochdruckraums dazu beitragen, das Dichtungsfluid im Entlastungsraum 47 zurückzuhalten, dem Zurückhalten des Dichtungsfluids im Entlastungsraum 47 dann entgegenwirken.

Das erste Sperrelement ist zwischen einer ersten und einer zweiten Begrenzung eingefaßt, welche so ausgebildet sind, daß das Dichtungsfluid von dem Hochdruckraum über die erste, nicht jedoch über die zweite Begrenzung hinweg vordringen kann, während das Arbeitsfluid vom Innenraum des Gehäuses über die zweite, nicht jedoch über die erste Begrenzung hinweg vordringen kann.

Wie man in Fig. 2 erkennt, ist die Stirnfläche 27 des ersten Stegs 29 durch eine erste und eine zweite Kante 25 bzw. 26 begrenzt. Dank dieser Ausbildung und den Druckver­ hältnissen innerhalb des Systems kann das dem Hochdruckraum 19 zugeführte Dichtungsfluid wohl über die erste Kante 25 hinwegtreten, nicht jedoch über die zweite Kante 26, während das Arbeitsfluid 14 aus dem Gehäuse wohl über die zweite Kante 26, nicht jedoch über die erste Kante 25 hinwegtreten kann, vorausgesetzt daß der Spalt 23 genügend eng ist wie in Fig. 2 dargestellt. Die erste Kante 25 ist durch den radial äußeren Rand des Hochdruckraums 19 und den radial inneren Rand des ersten Stegs 29 gebildet. Die zweite Kante 26 verläuft in radialem Abstand außerhalb der ersten Kante 25. Die Breite der Stirnfläche 27 des ersten Stegs 29 zwischen den Kanten 25 und 26 ist beträchtlich größer als die des engen Spalts 23 zwischen den Dichtungsflächen 16 und 18.

Die Einrichtungen zum Verhindern des Durchtritts der beiden Fluide sind ferner dazu ausgebildet, das Dichtungsfluid in dem Hochdruckraum im wesentlichen auf dem gleichen Druck zu halten wie das Arbeitsfluid im Innenraum des Gehauses. Wird nämlich der Druck des Dichtungsfluids im Hochdruck­ raum 19 im wesentlichen auf der gleichen Höhe gehalten wie der Druck des Arbeitsfluids 14 im Gehäuse 12, dann wird die Dichtungsflüssigkeit nicht durch den Spalt 23 hindurch in das Gehäuse gedrückt, und das Arbeitsfluid 14 wird nicht durch den Spalt 23 hindurch in den Bereich des Hoch­ druckraums 19 gedrückt.

Die Steuerung des Drucks im Hochdruckraum 19 ist mit Hilfe der Geometrie einer Strömungsdrossel, z.B. einer Drossel­ leitung 42 und des Dichtungsrings 35, dessen druckbeauf­ schlagte Flächen in ihrer gegenseitigen Beziehung in Fig. 6 dargestellt sind, sowie durch Steuerung des in Fig. 6 mit Ps bezeichneten Speisedrucks in bezug auf den Druck Ph des Arbeitsfluids bewerkstelligbar. Nach anfänglicher Fest­ legung einer bestimmten Geometrie (Durchmesser von 0-Ring­ dichtungen, Stegdurchmessern und Durchlaßquerschnitt der Strömungsdrossel 45) verbleiben als die beiden einzigen Variablen der Speisedruck Ps und der Druck Ph des Arbeits­ fluids.

Die Durchströmung des Drosselrohrs 45 ist proportional dem Druckabfall Ps - P über das Drosselrohr 45, wobei P der Druck des Dichtungsfluids im Hochdruckraum 19 ist. Die Strömung über den ersten Steg 29 hinweg ist ebenfalls proportional dem Druckabfall P - Ph über den Steg 29. Fer­ ner ist die Strömung vom Hochdruckraum 19 zum Entlastungs­ raum 47 proportional dem Druckabfall P - Pa über einen mittleren Steg 31. Bei Anwendung des Prinzips der Massen­ erhaltung und unter der Vorgabe, daß P gleich Ph ist, so daß die Strömung über den ersten Steg 29 gleich Null ist, sowie unter der Annahme, daß Pa beträchtlich kleiner ist als Ph, ergibt sich für Ps:Ph eine konstante Beziehung. Daher ermöglicht dann ein einfacher Proportionaldruck­ regler in Verbindung mit den vorstehend erläuterten geometrischen Bedingungen die Aufrechterhaltung des Zu­ stands, in welchem P gleich Ph ist und keine Strömung über den äußeren Steg 29 hinweg auftritt.

In der beschriebenen Ausführungsformen sind die Dichtungs­ flächen mittels dazu vorgesehener Einrichtungen unter Aufrechterhaltung eines engen Spalts dazwischen in gegen­ seitige Anlage belastet. Wie man in Fig. 1 erkennt, ist der die Dichtungsfläche 16 aufweisende Dichtungsring 35 relativ zur Dichtungsfläche 18 und zum Gehäuse 12 in Axial­ richtung beweglich, um im Betrieb durch Schwingungen oder Wärmedehnung der einzelnen Teile hervorgerufene Bewegungen der Dichtungsflächen 16 und 18 ausgleichen zu können. Zur Aufrechterhaltung des engen Spalts 23 zwischen den Dich­ tungsflächen 16 und 18 ist der die erste Dichtungsfläche 16 tragende Dichtungsring 35 von dem in dem Ausgleichsraum 41 herrschenden Druck des Dichtungsfluids beaufschlagt und dadurch in Richtung auf die zweite Dichtungsfläche 18 belastet.

Auf diese Weise wird die Breite des Spalts 23 im wesent­ lichen konstant gehalten. Dies geschieht durch entspre­ chende Steuerung des Drucks des Dichtungsfluids im Aus­ gleichsraum 41, welcher seinerseits wiederum den Druck des Dichtungsfluids im Hochdruckraum 19 bestimmt.

Wie man in Fig. 5 erkennt, beaufschlagt der Druck des Dichtungsfluids im Ausgleichsraum 41 das eine Ende des Dichtungsrings 35, während der Druck des Dichtungsfluids im Bereich der ersten Dichtungsfläche 16 den Dichtungsring 35 in entgegengesetzter Richtung beaufschlagt. In der in Fig. 5 gezeigten Darstellung der auf den Dichtungsring 35 einwirkenden Drücke belasten die Drücke Ph, Ps und Pa den Dichtungsring 35 in Richtung auf die zweite Dichtungs­ fläche 18, während die Drücke des aus dem Hochdruckraum 19 austretenden Dichtungsfluids und des Arbeitsfluids die erste Dichtungsfläche 16 beaufschlagen und dadurch den Dichtungsring 35 in die entgegengesetzte Richtung belasten. Die in Fig. 5 dargestellte Druckverteilung an den Stirn­ flächen des Dichtungsrings 35 gibt lediglich eine von zahl­ reichen Möglichkeiten wieder. Die verschiedenen Durch­ messer Db0, Db und Db1 an der Rückseite des Dichtungsrings 35 und D 0, D und D 1 an der die Dichtungsfläche 16 aufwei­ senden Vorderseite desselben sind so berechnet und festge­ legt, daß die wie in Fig. 5 dargestellt den Dichtungsring 35 beaufschlagenden Drücke einander soweit ausgleichen, daß die gewünschte Breite des Spalts 23 aufrecht erhalten bleibt.

Wie man insbesondere in Fig. 2 und 3 erkennt, ist an der ersten Dichtungsfläche 16 ein zweiter ringförmiger Steg 31 ausgebildet, welcher mit dem ersten ringförmigen Steg 29 wenigstens eine Hochdruckkammer begrenzt und radial ein­ wärts desselben angeordnet ist. Die durch den ersten ring­ förmigen Steg 29 und den zweiten ringförmigen Steg 31 begrenzte Hochdruckkammer 21 erstreckt sich in Umfangs­ richtung der ersten Dichtungsfläche 16.

Die Hochdruckkammer ist durch sich zwischen dem ersten und dem zweiten ringförmigen Steg 29 bzw. 31 erstreckende Radialstege in mehrere Einzelkammern unterteilt. Wie man in Fig. 3 erkennt, sind an der ersten Dichtungsfläche 16 Radialstege 33 ausgebildet, welche sich zwischen dem ersten ringförmigen Steg 29 und dem zweiten ringförmigen Steg 31 erstrecken. In der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist die Hochdruckkammer durch vier Radialstege 33 in vier ein­ zelne Hochdruckkammern unterteilt, es können jedoch je nach dem gewünschten Ansprechverhalten gegenüber Taumelbewegun­ gen beliebig viele Einzelkammern vorgesehen sein. Bei einer größeren Anzahl von beispielsweise neun oder elf Einzel­ kammern ergibt sich ein günstigeres Ansprechverhalten der Dichtungsfläche als bei einer kleineren Anzahl. Durch Änderungen der Spaltbreite hervorgerufene Druckschwankungen des Dichtungsfluids werden schneller und genauer auf die erste Dichtungsfläche 16 übertragen, wenn in dem Bereich, in welchem die Druckschwankungen auftreten, mehrere kleinere Druckkammern vorhanden sind.

Die Breite des durch das erste Sperrelement zwischen den einander gegenüberstehenden Dichtungsflächen gebildeten Spalts ist vorzugsweise beträchtlich kleiner als die Breite des ersten Sperrelements zwischen dessen erster und zweiter Begrenzung. Wie in dem in Fig. 2 gezeigten Betriebs­ zustand dargestellt, ist die Breite des Spalts 23 zwischen den Dichtungsflächen 16 und 18 beträchtlich kleiner als die Breite der Stirnfläche 27 des ersten ringförmigen Stegs 29 zwischen der ersten und der zweiten Kante 25 bzw. 26. Die Breite des Spalts ist vorgegeben und wird dank der axialen und diametralen Steifigkeit des Systems im wesent­ lichen konstant gehalten.

Die Breite des Spalts 23 liegt vorzugsweise zwischen etwa 0,0025 mm und 0,05 mm, während die Breite der Stirnfläche 27 des ersten Stegs 29 zwischen den Kanten 25 und 26 vor­ zugsweise etwa 1,27 bis 25,4 mm beträgt.

In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform stehen die beiden Dichtungsflächen einander in Axialrichtung gegen­ über, und eine Dichtungsfläche ist relativ zur anderen in Axialrichtung bewegbar. In dem in Fig. 1 gezeigten Fall ist die Dichtungsfläche 16 in Richtung des Achse der Welle 11 relativ zur Dichtungsfläche 18 bewegbar.

In der beschriebenen Ausführungsform ist ein Dichtungsring vorgesehen, welcher die eine Dichtungsfläche aufweist und zur Aufrechterhaltung des Spalts zwischen den beiden Dich­ tungsflächen relativ zur anderen Dichtungsfläche bewegbar ist. Wie man in Fig. 1 erkennt, ist der Dichtungsring 35 am Gehäuse 12 angebracht. Die am Dichtungsring 35 ausgebildete erste Dichtungsfläche 16 verläuft radial einwärts des Gehäuses 12. Die zweite Kante 26 des ersten ringförmigen Stegs 29, d.h. der ersten Dichtungsfläche 16 des Dichtungs­ rings 35 ist gegenüber dem Gehäuse 12 ebenfalls radial einwärts versetzt, so daß zwischen der zweiten Kante 26 und dem Gehäuse 12 ein versenkter Abschnitt 100 ausgebildet ist. Der Dichtungsring 35 ist gegenüber der zweiten Dichtungs­ fläche 18 axial verschieblich, so daß sich der enge Spalt zwischen den Dichtungsflächen aufrechterhalten läßt.

Wie man in Fig. 1 erkennt, ist der Dichtungsring 35 von einem am Gehäuse 12 befestigten Dichtungsgehäuse 37 umgeben. Zwischen dem Dichtungsgehäuse 37 und dem Dichtungsring 35 ist eine statische Dichtung 13 angeordnet. Das Dichtungs­ gehäuse 37 umgibt die Welle 11 und ist in eine Öffnung des Gehäuses 12 eingesetzt.

Im Dichtungsgehäuse 37 ist der sich in Umfangsrichtung erstreckende druckgespeiste Ausgleichsraum 41 ausgebildet, welcher axiale Bewegungen des Dichtungsrings 35 ermöglicht. Das Dichtungsfluid wird dem Ausgleichsraum 41 von einer Pumpe 50 über die Zuleitung 44 mit dem Speisedruck Ps zuge­ führt. Eine Dichtung 38 trennt das Dichtungsfluid im Aus­ gleichsraum 41 vom Entlastungsraum 42, eine Dichtung 39 trennt das Dichtungsfluid im Ausgleichsraum 41 vom Arbeits­ fluid 14, und eine Dichtung 40 dichtet den Ausgleichsraum 42 zum Umfang der Welle 11 hin ab. Die Dichtungen 38, 39 und 40 sind vorzugsweise aus einem Elastomer. Sie ermöglichen, daß der Dichtungsring und das Dichtungsgehäuse relativ zuein­ ander derart bemessen werden, daß gewisse Winkelbewegungen der beiden Teile relativ zueinander möglich sind, um Flucht­ fehler der einander gegenüberstehenden Dichtungsflächen auszugleichen, wie sie bei unrundem Lauf des Sitzrings 36 auftreten können. Die durch den Druck des Dichtungsfluids in der Ausgleichskammer 41 auf den Dichtungsring 35 ausge­ übte Kraft belastet die erste Dichtungsfläche 16 in Richtung auf die zweite Dichtungsfläche 18.

Zwischen dem Dichtungsgehäuse und dem Dichtungsring ist wenigstens eine Feder angeordnet, welche die Dichtungs­ flächen in gegenseitige Anlage belastet, solange der Aus­ gleichsraum drucklos ist, wobei die von der Feder bzw. den Federn ausgeübte Kraft wesentlich geringer ist als die bei Druckspeisung des Ausgleichsraums auf die Dichtungs­ flächen wirkenden Kräfte. Wie in Fig. 1 dargestellt, erzeugt die Feder 46 eine den Dichtungsring 35 in Axialrichtung belastende Kraft, welche wesentlich kleiner ist als die vom unter Druck stehenden Dichtungsfluid und vom Arbeits­ fluid auf die Dichtungsfläche 16 ausgeübten Kräfte bei Speisung des Hochdruckraums 19 mit dem unter Druck stehenden Dichtungsfluid. Solange das System nicht arbeitet und kein Dichtungsfluid unter Druck zugeführt wird, hält die Feder 46 den Spalt zwischen den Dichtungsflächen 16 und 18 geschlos­ sen. Solange die Welle 11 in Drehung ist, muß jedoch das Dichtungsfluid unter Druck zugeführt werden, damit die Feder 46 den Spalt 23 nicht geschlossen hält und die sich relativ zueinander bewegenden Dichtungsflächen nicht anein­ ander reiben.

Die drei Elastomerdichtungen 38, 39 und 40 können durch drei metallene Ringbalgen ersetzt sein, welche die Zwischen­ räume zwischen dem Dichtungsgehäuse 37 und dem Dichtungs­ ring 35 abdichten und gleichzeitig die Rolle der Feder 46 übernehmen. Die Elastomerdichtungen oder metallenen Balgen können außerdem die geringen Drehmomente aufnehmen, welche bei Drehung der Welle 11 von der zweiten Dichtungsfläche 18 auf den Dichtungsring 35 übertragen werden.

Die beschriebene hydrostatische Dichtung ist ferner mit Ein­ richtungen zum relativen Konstanthalten der Schichtdicke des Dichtungsfluids zwischen den Dichtungsflächen versehen. Zu diesen Einrichtungen gehört wenigstens ein Drossel­ durchlaß für die Speisung des wenigstens einen Hochdruck­ raums mit dem Dichtungsfluid. Tritt beispielsweise eine örtliche Vergrößerung des Spalts zwischen den Dichtungs­ flächen 16 und 18 ein, dann kann eine größere Menge des Dichtungsfluids vom Hochdruckraum 19 zum Rückflußraum 47 entweichen, so daß sich der Druck im Hochdruckraum 19 ver­ ringert. Dabei verhindert der im Drosseldurchlaß 45 auf­ tretende Strömungswiderstand das sofortige Auffüllen des Hochdruckraums 19 mit dem unter Druck stehenden Dichtungs­ fluid, wodurch der Druck im Hochdruckraum 19 unter dem bevorzugten Wert bleibt, bis der Spalt 23 wieder auf seine vorgegebene Breite zurückgeführt ist. Das gleiche Prinzip tritt in Wirkung, wenn sich die Breite des Spalts 23 unter den vorgegebenen Wert vermindert. Wie man in Fig. 3 erkennt, ist für jede Hochdruckkammer 21 ein Drosseldurchlaß 45 vor­ handen. Der Durchmesser und die Länge der einzelnen Drossel­ durchlässe 45 sind so bemessen, daß plötzliche Druckände­ rungen in der jeweiligen Hochdruckkammer 21 nicht sofort über die Drosseldurchlässe 45 zurückübertragen und von anderen Teilen des Systems absorbiert werden.

Da solche Druckänderungen also nicht sofort über die Drosseldurchlässe zurückübertragen werden, bewirken die bei Bewegungen der Dichtungsflächen 18 und 16 relativ zu­ einander auftretenden Druckänderungen des Dichtungsfluids in den Hochdruckkammern eine relative Rückstellbewegung der ersten Dichtungsfläche. Durch diese die Steifigkeit des Systems erhöhenden Einrichtungen ist somit die diagonale und axiale Stabilität des Dichtungsrings mit der ersten Dichtungsfläche verbessert. Auf der anderen Seite muß jedoch der Durchlaßquerschnitt der Drosseldurchlässe groß genug sein, um die Speisung des Hochdruckraums 19 mit dem unter Druck stehenden Dichtungsfluid zu gewährleisten. Ein den vorstehend genannten Anforderungen genügender Drosseldurch­ laß hat beispielsweise einen Innendurchmesser von 0,25 bis 0,76 mm bei einer Länge von etwa 0,76 bis 25,4 mm.

Zu der beschriebenen hydrostatischen Dichtung gehört ferner wenigstens ein in einer der Dichtungsflächen ausgebildeter Rücklauf- oder Auffangraum zum Abführen des Dichtungsfluids zwischen den einander gegenüberliegenden Dichtungsflächen und zum Verhindern des Austritts des Dichtungsfluids zwi­ schen der Welle und dem Gehäuse hindurch. Wie man in Fig.1 und 3 erkennt, ist in der ersten Dichtungsfläche 16 eine Rücklaufkammer 47 ausgebildet, welche zwischen den Dichtungs­ flächen 16 und 18 austretendes Dichtungsfluid aufnimmt und den Austritt des Dichtungsfluids entlang der äußeren Um­ fangsfläche 49 der Welle 11 zwischen dieser und dem Dichtungs­ gehäuse 37 hindurch verhindert. Der in der Rücklaufkammer 47 herrschende Druck ist im wesentlichen gleich dem Umgebungs­ druck Pa. Wie man in Fig. 3 erkennt, weist der Rückflußraum 47 eine Anzahl von mit der Rücklaufkammer 59 strömungsver­ bundenen Rücklaufdurchlässen 51 zum Abführen des Dichtungs­ fluids aus der Rücklaufkammer auf. Die Rücklaufdurchlässe 51 stehen über den Entlastungsraum 42 in Strömungsverbin­ dung mit einer Rückführleitung 56, welche das Dichtungs­ fluid einem Vorratsbehälter 53 für die Pumpe 50 zuführt. Gegenüber dem Dichtungsgehäuse 37 sind die Rücklaufdurch­ lässe 51 durch die Dichtungen 38 und 40 abgedichtet.

Wie man weiterhin in Fig. 1 und 3 erkennt, ist der Hoch­ druckraum 19 durch einen zweiten ringförmigen Steg 31 vom Rücklaufraum 47 getrennt. Der durch den zweiten ringförmigen Steg 31 zwischen den einander gegenüberstehenden Dichtungs­ flächen gebildete Spalt hat eine beträchtlich geringere Breite als der Steg 31 selbst zwischen dem Hochdruckraum und dem Rücklaufraum. Wie man in Fig. 2 erkennt, ist die Breite des Spalts 104 zwischen den Dichtungsflächen 16 und 18 beträchtlich kleiner als die Breite des Stegs 31 zwischen seinen in Umfangsrichtung verlaufenden Kanten 106 und 108.

Schließlich weist die beschriebene hydrostatische Dichtung noch eine dritte Sperreinrichtung zwischen den einander gegenüberstehenden Dichtungsflächen auf, welche entlang einem Bereich der Dichtungsflächen einen engen Spalt zwi­ schen dem Rücklaufraum und der freien Umgebung bildet. Wie man in Fig. 1 bis 3 erkennt, verläuft ein dritter ringför­ miger Steg 57 an der ersten Dichtungsfläche 16 radial ein­ wärts des Rücklaufraums 47 und mit radialem Abstand auswärts der Welle 11. Der zweite und der dritte ringförmige Steg 31 bzw. 57 begrenzen zusammen die sich in Umfangsrichtung erstreckende Rücklaufkammer 59 des Rücklaufraums 47.

Die Breite des durch den dritten ringförmigen Steg 57 zwi­ schen den einander gegenüberstehenden Dichtungsflächen gebil­ deten Spalts ist wiederum beträchtlich kleiner als die radiale Breite des Stegs zwischen dem Rücklaufraum und der freien Umgebung. Dies ist in Fig. 2 zu erkennen, in welcher die Breite des Spalts 110 zwischen den Dichtungsflächen 16 und 18 beträchtlich kleiner ist als die Breite des dritten Stegs zwischen seinen Kanten 112 und 114. Die durch den zweiten und den dritten ringförmigen Steg 31 bzw. 57 gebil­ deten Spalte haben vorzugsweise im wesentlichen die gleiche Breite wie der durch den ersten ringförmigen Steg 29 gebil­ dete Spalt 23, d.h. eine Breite von vorzugsweise etwa 0,0025 mm bis ca. 0,05 mm.

Wie man insbesondere in Fig. 3 erkennt, verlaufen der erste, der zweite und der dritte ringförmige Steg 29 bzw. 31 bzw. 57 auf der ersten Dichtungsfläche 16 in gegen­ seitigen Radialabständen konzentrisch um die Welle 11 herum.

Der Rücklaufraum 47 sammelt über den zweiten ringförmigen Steg 31 hinwegtretendes Dichtungsfluid, um es dem unter Umgebungsdruck stehenden Vorratsbehälter 53 der Pumpe zuuz­ führen. Ein Austritt des Dichtungsfluids zur Welle hin ist durch den ungehinderten Rückfluß des Fluids über den Rück­ laufraum 47 sowie durch die in dem Spalt zwischen dem drit­ ten Steg 57 und der rotierenden Dichtungsfläche 18 auftre­ tenden Zentrifugalkräfte verhindert.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel steht die druckgespeiste Ausgleichskammer in Strömungsverbindung mit dem Hochdruckraum, um diesem mit dem unter Druck stehen­ den Dichtungsfluid zu speisen und dient außerdem dazu, die Dichtungsflächen aufeinander zu zu belasten.

In der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform steht eine Aus­ gleichskammer in Strömungsverbindung mit dem Inneren des Gehäuses, um die Dichtungsflächen durch den Druck des Arbeitsfluids aufeinander zu zu belasten. Ferner sind hier Einrichtungen zum Abdichten des Ausgleichsraums gegenüber dem Hochdruckraum und für die Speisung des Letzteren mit dem unter Druck zugeführten Dichtungsfluid vorhanden. Zu diesen Einrichtungen gehört wenigstens eine durch den Aus­ gleichsraum hindurchgeführte und am Dichtungsring angeschlos­ sene flexible Leitung. Wie im einzelnen in Fig. 7 darge­ stellt, ist zwischen einem Dichtungsgehäuse 60 und dem Maschinengehäuse 12 a ein Ausgleichsraum 59 ausgebildet. Dieser steht über einen ringförmigen Durchlaß 61 in Strö­ mungsverbindung mit dem Innenraum des Gehäuses 12 a und ist über diesen mit dem unter Druck stehenden Arbeitsfluid gespeist. Wenigstens eine flexible Leitung 63 speist den Hochdruckraum 19 a mit dem Dichtungsfluid, welches unter Druck durch eine Bohrung 65 des Dichtungsgehäuses 60 hin­ durch zugeführt wird. Für jeden Drosseldurchlaß 45 ist eine solche flexible Leitung vorgesehen, um die dazugehörigen Hochdruckkammern 21 mit dem Dichtungsfluid zu speisen. Dabei sind die flexiblen Leitungen 63 durch den Ausgleichsraum 59 hindurchgeführt. Sie sind jeweils an einer Durchlaßbohrung 65 des Dichtungsgehäuses 60 angeschlossen, welche von der Pumpe 50 unter Druck mit dem aus dem Vorratsbehälter 53 entnommenen Dichtungsfluid gespeist ist.

In der in Fig. 8 und 9 gezeigten Ausführungsform stehen die Dichtungsflächen einander radial gegenüber, wobei eine Dich­ tungsfläche relativ zur anderen radial beweglich ist. Die Welle 11 b ist hier von einem Maschinengehäuse 12 b sowie von einem an diesem befestigten Dichtungsgehäuse 70 umgeben, welches den Durchlaß zwischen der Welle 11 b und dem Maschi­ nengehäuse 12 b abdichtet. Eine erste Dichtungsfläche 16 b ist an der Innenseite eines Dichtungsrings 124 angeordnet und setzt sich aus den inneren Endflächen dreier Stege 67, 70 und 120 zusammen. Eine zweite Dichtungsfläche 18 b ist durch die Umfangsfläche der Welle 11 b gebildet. Ein erster Steg 67 der ersten Dichtungsfläche umgibt die Welle 11 b in einem Bereich zwischen einem Hochdruckraum und dem Innen­ raum des Gehäuses 12 b. Ein zweiter Steg 70 umgibt die Welle 11 b in einem Bereich zwischen dem Hochdruckraum 68 und einem Rücklaufraum 122.

Ein dritter Steg 120 umgibt die Welle 11 b in einem Bereich zwischen dem Rücklaufraum 122 und der freien Umgebung.

Wie man in Fig. 9 erkennt, ist der Dichtungsring 124 als ein die Welle 11 b umgebender starrer Ring ausgeführt. Vier Drosseldurchlässe 126 führen von einem Ausgleichsraum 130 zu einem jeweiligen Abschnitt des Hochdruckraums 68 des Dichtungsrings 124. Der Ausgleichsraum 130 umgibt den Dich­ tungsring 124 in Umfangsrichtung und ist mit einem Dichtungs­ fluid oder einem Arbeitsfluid gespeist, um den Dichtungs­ ring 124 konzentrisch mit der Welle 11 b auszurichten und einen Spalt von vorbestimmter Breite zwischen der Welle 11 b und der Dichtungsfläche 16 b aufrechtzuerhalten. Drei zwischen dem Gehäuse 12 b und dem Ausgleichsraum 130, zwi­ schen diesem und einem Entlastungsraum 137 bzw. zwischen diesem und der freien Umgebung angeordnete Elstomerdich­ tungen 131 bzw. 133 bzw. 135 ermöglichen radiale Bewegungen des Dichtungsrings 124, so daß dieser sich konzentrisch auf der Welle 11 b ausrichten kann.

Wie man in Fig. 9 ferner erkennt, ist der Hochdruckraum 68 durch vier Axialstege 132 in vier Kammern 71 unterteilt. Die Anzahl der Hochdruckkammern 71 und der zugeordneten Drosseldurchlässe 126 beträgt hier aus Zweckmäßigkeits­ gründen vier. Für die Hochdruckkammern und die zugeord­ neten Drosseldurchlässe kann jedoch je nach den Abmessungen der Dichtung sowie nach den Betriebsbedingungen auch jede beliebige Anzahl gewählt werden.

Die Pumpe 134 fördert das Dichtungsfluid aus dem Vorrats­ behälter 136 durch die Drosseldurchlässe 126 hindurch in den Hochdruckraum 68, wie in Fig. 8 dargestellt. In entspre­ chender Weise wie vorstehend anhand von Fig. 1 bis 3 erläutert, verhindert der erste Steg 67 in der Ausführungs­ form nach Fig. 8 den Durchtritt des unter Druck stehenden Dichtungsfluids aus dem Hochdruckraum 68 in den Innenraum des Gehäuses 12 b sowie anderererseits den Durchtritt des Arbeitsfluids aus dem Gehäuse 12 b in den Hochdruckraum 68. Der zweite und der dritte Steg 70 bzw. 120 erfüllen in der Ausführungsform nach Fig. 8 die gleichen Funktionen wie ihre Gegenstücke in der Ausführungsform nach Fig. 1. Die Aus­ führungsform nach Fig. 8 und 9 stellt somit ein radial bewegliches Gegenstück zu der axial beweglichen Anordnung nach Fig. 1 dar, wobei die möglichen Abwandlungen und Ab­ änderungen der Ausführungsform nach Fig. 1 in entsprechen­ der Weise auch bei der Ausführungsform nach Fig. 8 und 9 möglich sind.

Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 bis 3 Dargestellten lediglich dadurch, daß hier der in Fig. 1 mit 47 bezeichnete Rücklaufraum fehlt. Die Abdichtung gegenüber dem radial außerhalb des ersten Stegs 29 c anstehenden Arbeitsfluid erfolgt in der gleichen Weise mittels des Dichtungsfluids, welches den Hochdruckkammern 21 unter Druck über die Drosseldurch­ lässe 45 c zugeführt wird. Die Hochdruckkammern 21 c sind durch den ersten ringförmigen Steg 29 c und einen zweiten ringförmigen Steg 31 c mit dazwischen verlaufenden Radial­ stegen 33 c begrenzt. In Abwesenheit eines Rücklaufraums tritt das über den zweiten Steg 31 c hinwegtretende Dich­ tungsfluid zwischen der Welle und dem Gehäuse hindurch aus und kann dann in irgend einer Weise aufgefangen und dem Vorratsbehälter 53 c erneut zugeführt werden.

Fig. 10 und 11 zeigen jeweils ein hydrostatisches Lager für eine in ein Gehäuse geführte Welle mit dem Gehäuse und der Welle zugeordneten, einander gegenüberstehenden Lager­ flächen, in einer der Lagerflächen ausgebildeten und mit einem unter Druck zugeführten Lagerfluid gespeisten Hoch­ druckräumen und in einer der Lagerflächen ausgebildeten Rücklaufräumen für die Abfuhr von zwischen den Lagerflächen hindurchtretendem Lagerfluid und zum Verhindern des Austritts des Lagerfluids zwischen der Welle und dem Gehäuse.

Fig. 10 zeigt eine lecksichere Ausführungsform eines hydro­ statischen Axialdrucklagers 150. Das Lager 150 arbeitet im wesentlichen nach den gleichen Grundsätzen wie die vorste­ hend beschriebene hydrostatische Dichtung nach Fig. 1. Im Gegensatz zu der hydrostatischen Dichtung nach Fig. 1 dient das hydrostatische Lager 150 jedoch nicht der Aufgabe, ein Arbeitsfluid in einem Gehäuse zurückzuhalten. Das in Fig. 10 gezeigte Lager 150 dient vielmehr der axialen Abstützung einer Welle 11 e an einem Gehäuse 12 e.

Ein Lagerring 152 ist in einem am Gehäuse 12 e befestigten Lagergehäuse 154 gehalten. Der Lagerring 152 hat eine erste Lagerfläche 156. Ein drehfest auf der Welle 11 e befestigter Flanschring 160 hat eine der ersten Lagerfläche 156 gegen­ überstehende zweite Lagerfläche 158.

In der ersten Lagerfläche 156 ist ein ringförmiger Hoch­ druckraum 162 ausgebildet. Außerdem sind in der ersten Lagerfläche 156 ein erster und ein zweiter ringförmiger Rücklaufraum 164 bzw. 166 ausgebildet.

Ein erster Ringsteg 186 der Lagerfläche 156 trennt den Hochdruckraum 162 vom ersten Rücklaufraum 164, und ein zweiter Ringsteg 188 trennt den Hochdruckraum 162 vom zwei­ ten Rücklaufraum 166. Der erste und der zweite Ringsteg 186 bzw. 188 begrenzen damit eine Hochdruckkammer 187 des Hoch­ druckraums 162. Zwischen den Ringstegen 186 und 188 der ersten Lagerfläche 156 und der zweiten Lagerfläche 158 ist jeweils ein schmaler Spalt 168 bzw. 169 vorhanden. Die Breite des jeweiligen Spalts 168, 169 zwischen der zweiten Lagerfläche 158 und den gegenüberstehenden Endflächen der Stege 186 bzw 188 ist beträchtlich kleiner als die Breite der Stege 186 und 188 in Radialrichtung.

Der Hochdruckraum 162 dient der Zufuhr eines unter Druck stehenden Lagerfluids zu den Spalten 168 und 169 zwischen den Lagerflächen 156 und 158. Die Rücklaufräume 164 und 166 dienen der Abfuhr von durch die Spalte 168 bzw. 169 hin­ durchtretendem Lagerfluid, so daß dieses nicht zwischen der Welle 11 e und dem Gehäuse 12 e hindurch austritt. Der in den beiden Rücklaufräumen 164 und 166 herrschende Druck ist vorzugsweise gleich dem Umgebungsdruck Pa. In den Rück­ laufräumen 164, 166 aufgefangenes Lagerfluid fließt über Rücklaufleitungen 180 bzw. 182 in einen Vorratsbehälter 184 für die Pumpe 172.

Die Umgrenzung eines Ausgleichsraums 170 ist durch Teile des Lagergehäuses 154 und des Lagerrings 152 gebildet. Zwi­ schenräume zwischen dem Lagergehäuse 154 und dem Lagerring 152 sind durch Elastomerdichtungen 176 und 178 abgedichtet. Die Pumpe 172 fördert das Lagerfluid unter Druck durch einen Durchlaß 174 des Lagergehäuses hindurch in den Ausgleichs­ raum 170. Da der Lagerring 152 relativ zum Lagergehäuse 154 und zum Flanschring 160 axialverschieblich ist, wird er durch den Druck des Lagerfluids im Ausgleichsraum 170 in Richtung auf den Flanschring 160 belastet, um die Breite der Spalte 168, 169 zwischen der zweiten Lagerfläche 158 und den Stegen 186 bzw. 188 der ersten Lagerfläche 156 im wesentlichen konstant zu halten.

In dieser Weise wird in dem hydrostatischen Lager 150 mit variablem Druck eine Schicht des Lagerfluids zwischen den einander gegenüberstehenden Lagerflächen erzeugt, um die Wirkung eines hydrostatischen Lagers zu erzielen und den Austritt des Lagerfluids zwischen der Welle und dem Gehäuse hindurch sowie in den Innenraum des Gehäuses zu verhindern.

Fig. 11 zeigt eine leckfreie Ausführungsform eines hydro­ statischen Radiallagers 190. Dieses arbeitet im wesent­ lichen nach den gleichen Grundsätzen wie die anhand von Fig. 8 beschriebene hydrostatische Dichtung und das anhand von Fig. 10 beschriebene Axialdrucklager. Das in Fig. 11 gezeigte Radiallager 190 dient der radialen Abstützung einer drehbaren oder axialverschieblichen Welle 11 f an einem Gehäuse 12 f.

Ein Lagerring 152 f ist mittels eines Lagergehäuses 154 f am Gehäuse 12 f angebracht. Der Lagerring 152 f hat eine in Umfangsrichtung verlaufende erste Lagerfläche 156 f, welcher eine durch den Umfang der Welle 11 f gebildete zweite Lager­ fläche 192 gegenüberliegt. In der ersten Lagerfläche 156 f sind ein die Welle 11 f umgebender Hochdruckraum 194 sowie ein erster und ein zweiter, jeweils die Welle 11 f umgebender Rücklaufraum 197 bzw. 198 ausgebildet. Der Hochdruckraum ist in eine Anzahl von Hochdruckkammern unterteilt. Ein erster und ein zweiter Ringsteg 198 bzw. 199 umgeben die Welle 11 f jeweils zwischen dem Hochdruckraum 194 und dem ersten Rück­ laufraum 196 bzw. zwischen dem Hochdruckraum 194 und dem zweiten Rücklaufraum 198.

Ein Lagerfluid wird von einer Pumpe 172 f unter Druck einem Ausgleichsraum 170 f zugeführt, von welchem aus es durch Droddeldurchlässe 191 f hindurch in den Hochdruckraum 194 gelangt. Vom Hochdruckraum 194 tritt das Lagerfluid durch Spalte 200 und 201 hindurch in die Rücklaufräume 196 bzw. 198, in denen vorzugsweise der Umgebungsdruck herrscht.

Von den Rücklaufräumen 196, 198 wird das Lagerfluid dann zum Vorratsbehälter 184 f der Pumpe 172 f zurückgeführt. Der im Ausgleichsraum 170 f herrschende Druck übt eine zen­ trierende Wirkung auf den Lagerring 152 f relativ zur Welle 11 f aus.

Die hydrostatischen Dichtungen und hydrostatischen Lager gemäß vorstehender Beschreibung können in verschiedener Weise abgewandelt und abgeändert werden. Die Erfindung ist daher nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungs­ beispiele und ihre besonderen Einzelheiten beschränkt. Sämtliche vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Einzelheiten dienen somit allein der Veran­ schaulichung und stellen keine Einschränkung dar. Dem­ entsprechend können derartige Einzelheiten in verschiedener Weise abgewandelt werden, ohne damit den Rahmen des Erfin­ dungsgedankens zu verlassen, wie er in den Ansprüchen umrissen ist.

Claims (35)

1. Hydrostatische Dichtung zum Abdichten eines mit einer Welle ausgestatteten und ein unter Druck stehendes Arbeits­ fluid enthaltenden Gehäuses gegenüber der freien Umgebung, gekennzeichnet durch einander gegenüberste­ hende Dichtungsflächen (16, 18) am Gehäuse (12) und an der Welle (11), durch wenigstens einen in einer der Dichtungs­ flächen ausgebildeten Hochdruckraum (19) für den Eintrag eines unter Druck stehenden Dichtungsfluids zwischen die einander gegenüberstehenden Dichtungsflächen und durch Einrichtungen (25 bis 29) zum Verhindern des Durchtritts des Dichtungsfluids in das Gehäuse sowie des Durchtritts des Arbeitsfluids in den wenigstens einen Hochdruckraum.

2. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Ver­ hindern des Durchtritts der Fluide wenigstens einen ersten Steg (27) zur Ausbildung eines engen Spalts (23) zwischen Bereichen der Dichtungsflächen (16, 18) zwischen dem wenig­ stens einen Hochdruckraum (19) und dem Innenraum des Gehäuses (12) aufweisen.

3. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine erste Steg (27, 29) durch erste und zweite Begrenzungen (25, 26) definiert ist, welche den übertritt des Dichtungsfluids von dem wenigstens einen Hochdruckraum (19) über die erste Begrenzung, nicht jedoch über die zweite Begrenzung und den Übertritt des Arbeitsfluids aus dem Gehäuse (12) über die zweite, nicht jedoch über die erste Begrenzung gestatten.

4. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Ver­ hindern des Durchtritts der Fluide eine Einrichtung (41-51) aufweisen, mittels welcher in dem wenigstens einen Hoch­ druckraum (19) ein Druck des Dichtungsfluids erzeugbar ist, welcher im wesentlichen gleich dem Druck des Arbeitsfluids im Innenraum des Gehäuses (12) ist.

5. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Verhindern des Durchtritts der Fluide eine Einrichtung (41, 46) aufweisen, mittels welcher die Dichtungsflächen (16, 18) unter Einhaltung eines engen Spalts (23) dazwischen aufein­ ander zu belastbar sind.

6. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (23) durch die die Belastung ausübende Einrichtung (41, 46) auf einer im wesentlichen konstanten Breite gehalten ist.

7. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine erste Steg die Form eines in Umfangsrichtung verlaufenden ersten Stegs (27, 29) an einer der Dichtungsflächen (16, 18) hat.

8. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 7, gekenn­ zeichnet durch einen zweiten in Umfangsrichtung verlaufenden Steg (31) an einer der Dichtungsflächen (16, 18), welcher zur Umgrenzung des wenigstens einen Hochdruck­ raums (19) im Abstand zum ersten in Umfangsrichtung verlau­ fenden Steg (29) verläuft und mit diesem zusammen wenig­ stens eine in Umfangsrichtung verlaufende Hochdruckkammer (21) umgrenzt.

9. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch sich zwischen dem ersten und dem zweiten Steg (29, 31) erstreckende Querstege (33), welche die wenigstens eine Hochdruckkammer (21) in mehrere Hochdruckkammern unterteilen.

10. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des durch den ersten Steg (29) zwischen den einander gegenüberstehenden Dichtungsflächen (16, 18) gebildeten Spalts (23) wesent­ lich kleiner ist als die Breite des ersten Stegs (27, 29) zwischen seiner ersten und seiner zweiten Begrenzung (25, 26).

11. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des durch den ersten Streg (27, 29) gebildeten Spalts zwischen etwa 0,0025 mm und ca. 0,05 mm beträgt.

12. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsflächen (16, 18) einander axial gegenüberstehen und daß eine Dichtungs­ fläche (16) relativ zur anderen (18) axialverschieblich ist.

13. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsflächen (16 b, 18 b) einander radial gegenüberstehen und daß die eine Dichtungsfläche (16 b) relativ zur anderen (18b) radial­ verschieblich ist.

14. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Dichtungsring (35), welcher die eine Dichtungsfläche (16) aufweist und zur Ein­ haltung des Spalts (23) zwischen den Dichtungsflächen relativ zur anderen Dichtungsfläche (18) bewegbar ist.

15. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch ein den Dichtungsring (35) lagerndes Dichtungsgehäuse (37).

16. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsgehäuse (37) einen druckgespeisten Ausgleichsraum (41) zum Ermöglichen von Bewegungen des Dichtungsrings (35) relativ zum Dich­ tungsgehäuse und zum Belasten der Dichtungsflächen (16, 18) aufeinander zu aufweist.

17. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsgehäuse (37) und der Dichtungsring (35) relativ zueinander so bemessen sind, daß der Dichtungsring zum Ausgleich von Änderungen der Ausrichtung der Dichtungsflächen (16, 18) diagonal bewegbar ist, und daß im Zwischenraum zwischen dem Dichtungsring und dem Dichtungsgehäuse mehrere Dichtungen (38, 39, 40) angeord­ net sind.

18. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Dichtungs­ gehäuse (37) und dem Dichtungsring (35) wenigstens eine Feder (46) angeordnet ist, welche die Dichtungsflächen (16, 18) im nicht druckgespeisten Zustand des Ausgleichsraums (41) aufeinander zu belastet, und daß die von der wenig­ stens einen Feder ausgeübte Kraft wesentlich kleiner ist als die bei Druckspeisung des Ausgleichsraums auf die Dich­ tungsflächen ausgeübte Kraft.

19. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Versteifen der Dichtung durch Aufbringen eines Widerstands gegen Bewegungen der Dichtungsflächen (16, 18) relativ zu­ einander.

20. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ver­ steifen der Dichtung wenigstens einen Drosseldurchlaß (45) für die Speisung des Hochdruckraums (19) mit dem Dichtungs­ fluid aufweist.

21. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der druckgespeiste Aus­ gleichsraum (41) für die Zufuhr des Dichtungsfluids zu dem wenigstens einen Hochdruckraum (19) und zum Belasten der Dichtungsflächen (16, 18) aufeinander zu mit dem wenig­ stens einen Hochdruckraum strömungsverbunden ist.

22. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der druckgespeiste Aus­ gleichsraum (41) zum Belasten der Dichtungsflächen (16, 18) aufeinander zu mit dem Innenraum des Gehäuses (12) strö­ mungsverbunden und mit dem unter Druck stehenden Arbeits­ fluid gespeist ist und daß der wenigstens eine Hochdruck­ raum (19) von dem druckgespeisten Ausgleichsraum isoliert und für den Eintrag des unter Druck stehenden Dichtungs­ fluids zwischen die Dichtungsflächen mit dem Dichtungsfluid gespeist ist.

23. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß zur Isolierung des wenig­ stens einen Hochdruckraums (19) wenigstens eine flexible Leitung (63) am Dichtungsring (35) angeschlossen und durch den druckgespeisten Ausgleichsraum (41) hindurchgeführt ist.

24. Hydrostatische Dichtung zum Abdichten eines mit einer drehbaren Welle ausgestatteten und ein unter Druck stehendes Arbeitsfluid enthaltenden Gehäuses gegenüber der freien Umgebung, gekennzeichnet durch einander gegenüber­ stehende Dichtungsflächen (16, 18) am Gehäuse (12) und an der Welle (11), durch wenigstens einen in einer der Dich­ tungsflächen ausgebildeten Hochdruckraum (19) für den Ein­ trag eines unter Druck stehenden Dichtungsfluids zwischen die einander gegenüberstehenden Dichtungsflächen und durch wenigstens einen in einer der Dichtungsflächen ausgebil­ deten Rückflußraum (47, 59) zum Abführen den Dichtungsfluid zwischen den einander gegenüberstehenden Dichtungsflächen hinweg und zum Verhindern des Durchtritts des Dichtungs­ fluids zwischen dem Gehäuse (12) und der Welle (11) hindurch in die freie Umgebung.

25. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (27, 29) zum Verhindern des Durchtritts von Dichtungsfluid in das Gehäuse (12) sowie des Durchtritts des Arbeitsfluids in den wenigstens einen Hochdruckraum (19).

26. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ver­ hindern des Durchtritts der Fluide wenigstens einen ersten Steg (27, 29) aufweist, welcher über einen Bereich der Dichtungsflächen (16, 18) zwischen dem wenigstens einen Hochdruckraum (41) und dem Innenraum des Gehäuses (12) einen engen Spalt (23) bildet.

27. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch wenigstens einen zweiten Steg (31) an einer der Dichtungsflächen (16, 18) zur Bildung eines engen Spalts (104) entlang einem Bereich der Dichtungs­ flächen zwischen dem wenigstens einen Hochdruckraum (41) und dem wenigstens einen Rückflußraum (47, 59).

28. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des durch den zweiten Steg (31) gebildeten engen Spalts (104) zwischen den einander gegenüberstehenden Dichtungsflächen (16, 18) wesentlich kleiner ist als die Breite des zweiten Stegs zwischen dem wenigstens einen Hochdruckraum (41) und dem wenigstens einen Rückflußraum (47, 59).

29. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Spalts (104) zwischen etwa 0,0025 mm und ca. 0,05 mm beträgt.

30. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch wenigstens einen dritten Steg (57) an einer der Dichtungsflächen (16, 18) zur Bil­ dung eines engen Spalts (110) entlang einem Bereich der Dichtungsflächen zwischen dem wenigstens einen Rückflußraum (47, 59) und der freien Umgebung.

31. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des durch den wenigstens einen dritten Steg (57) gebildeten Spalts (110) zwischen den einander gegenüberstehenden Dichtungsflächen (16, 18) wesentlich kleiner ist als die Breite des dritten Stegs zwischen dem wenigstens einen Rückflußraum (47, 59) und der freien Umgebung.

32. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des durch den wenigstens einen dritten Steg gebildeten Spalts zwischen etwa 0,0025 mm und ca. 0,05 mm beträgt.

33. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils wenigstens einen ersten, zweiten und dritten Stege (27, 29; 31; 57) in gegenseitigen Abständen in Umfangsrichtung verlaufende Stege sind.

34. Hydrostatisches Lager für ein mit einer Welle ausge­ stattetes Gehäuse gekennzeichnet durch einander gegenüberstehende Lagerflächen (156, 158) am Gehäuse (12 e) und an der Welle (11 e), durch wenigstens einen Hochdruckraum (162) in einer der Lagerflächen für den Eintrag eines unter Druck stehenden Lagerfluids zwischen die einander gegenüberstehenden Lagerflächen und durch wenigstens einen Rückflußraum (164, 166) in einer der Lagerflächen zum Abführen von Lagerfluid zwischen den einander gegenüberstehenden Lagerflächen hinweg und zum Verhindern des Durchtritts von Lagerfluid zwischen der Welle und dem Gehäuse hindurch in den Innenraum des Gehäuses.

35. Hydrostatisches Lager nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß zwei mit Abstand zu dem wenigstens einen Hochdruckraum (162) an gegenüberliegenden Seiten desselben angeordnete Rückflußräume (164, 166) vorhanden sind.