DE3729929A1 - Hydrostatische gleitringdichtung mit kompensierung - Google Patents
Hydrostatische gleitringdichtung mit kompensierungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hydrostatische Gleitring
dichtung zur Abdichtung eines unter Druck stehenden Betriebsraumes zwischen
einem rotierenden und einem stehenden Maschinenteil bzw. zur Ab- oder Zu
führung von Druckmedium von einem stehenden in ein rotierendes Maschinenteil
mit einem axial verschiebbaren geteilten Gleitring und einem geteilten
Gegenlaufring, wobei zur Bildung von zwei in Reihe angeordneten Arbeits
drosselspalten zwischen den Ringen sowohl der Gleitring als auch der Gegen
laufring jeweils zwei Planflächen aufweisen, derart, daß bei Axialver
schiebung des Gleitringes die Spalte entgegengesetzt öffnen bzw. schließen,
die relativ zueinander bewegten Teile ineinander integriert sind und zwar
derart, daß zur Erzeugung der erforderlichen Arbeitsdrosselspalte zwischen
den sich relativ zueinander bewegenden Teilen ein Übermaß vorhanden ist,
wobei die Arbeitsdrosselspalte sich axial gegenüberliegend angeordnet sind
(nach Hauptpatent ....Patentanmeldung P 37 05 798.7.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine derartige Dichtung zur Durchführung
eines Druckmediums von einem die Welle umgebenden Gehäuse oder umgekehrt,
wobei sich nach dem Hauptpatent ....(Patentanmeldung P 37 05 798.7) der
dreiteilige Gegenlaufring mit dem Gleitring über eine oder mehrere seitliche
Zuführungsbohrungen im Gegenlaufring und einer oder mehrerer Verbindungs
leitungen sowie einer oder mehrerer Bohrungen im Gleitring in Verbindung
steht, wobei Gegenlaufring und Gleitring entsprechende Verbindungsbohrungen
im Gehäuse und Welle zugeordnet sind.
Solche aus der Hauptanmeldung bekannte Dichtungen und Durchführungen können
zweckmäßig bei Drücken üblicher Größenordnung der abzudichtenden Medien
eingesetzt werden. Obwohl Gleitringdichtungen und Drehdurchführungen dieser
Art bereits eine kompakte Bauweise aufweisen, nimmt bei sehr hohen Drücken
aufgrund der vorhandenen Druckfelder die Leckmenge infolge Verformung der
Dichtteile zu, wodurch unerwünschte Leistungsverluste entstehen.
Die vorliegende Zusatzanmeldung bezweckt deshalb, auch bei Höchstdrücken
die Leckmenge auf ein tragbares Maß zu reduzieren. Der Erfindung liegt
somit die Aufgabe zugrunde, selbst bei bewußter Zulassung einer druck
bedingten Verformung der Dichtteile, diese in Abhängigkeit von der Ver
formung so zu steuern, daß die Summe der Spaltweiten der Arbeitsdrossel
spalte (Dichtspalte) im wesentlichen unverändert bleibt.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß im Abstand vom
Arbeitsdrosselspalt in einem Teil des Gegenlaufringes eine radiale Aus
gleichsnut ausgebildet ist, wobei die Ausgleichsnut mittels einer Leitung
mit dem Hochdruckraum in Verbindung steht, derart, daß die vom Druck in
der Ausgleichsnut erzeugte Kraft der Verformungskraft des Zwischendruckes
der Zwischendrucknut entgegenwirkt. Durch diese direkte bzw. integrierte
Anordnung und Ausbildung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß auch
bei sehr hohen Drücken eine konstante Spalthöhe der Arbeitsdrosselspalte
gewährleistet wird und andererseits der gesamte Regelmechanismus funktions
fähig bleibt und vorhandene Leckverluste im akzeptablen Bereich bleiben.
Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin von Vorteil, daß die Ausgleichsnut
in einem verformbaren Ringteil des Gegenlaufringes integriert ist. Hierdurch
wird erreicht, daß ein Einfluß auf eine Vergrößerung der Einbaumaße verhindert
wird.
Bei Verwendung der Gleitringdichtung als Drehdurchführung ist ebenfalls
die Ausgleichsnut direkt in einem der Dichtteile integriert. In diesem An
wendungsfall ist die Ausgleichsnut im Gleitring ausgebildet bzw. angeordnet,
wobei die Ausgleichsnut wiederum direkt mit dem Hochdruck über eine Ver
bindungsleitung in Verbindung steht. Die Ausgleichsnut erfüllt hierbei in
vorteilhafter Weise die Doppelfunktion einer Kompensierungsnut und eines
Zulaufs für das Druckmedium. Diese Anordnung hat zudem den weiteren Vorteil,
daß die sowieso bereits vorhandenen elastischen Dichtungen gleichzeitig zur
Abdichtung der Ausgleichsnut dienen.
Selbstverständlich ist es möglich, je eine Ausgleichsnut im Gegenlaufring
und im Gleitring auszubilden.
In einer weiteren Ausführungsform zeichnet sich die erfindungsgemäße Gleit
ringdichtung bei Anwendung als Drehdurchführung dadurch aus, daß in dem Fall,
in dem das Druckmedium über mehrere Druckpfade einem oder mehrere Verbraucher
zugeführt wird, eine der den Druckpfaden entsprechende Anzahl an Ausgleichs
nuten vorhanden ist.
Der Vorteil einer kompakten und platzsparenden Bauweise bleibt gegenüber dem
Hauptpatent bei allen Ausführungsformen trotz Kompensierungsmaßnahmen unein
geschränkt erhalten.
Schematische Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen hydrostatischen Gleit
ringdichtung werden nachfolgend beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 Eine hydrostatische Gleitringdichtung nach dem Hauptpatent
mit einteiligem Gleitring und dreiteiligem Gegenlaufring
nach der Hauptanmeldung in dem unter Druckkräften verformten
Zustand;
Fig. 2 eine Ausführungsform gem. Fig. 1 mit erfindungsgemäßer
Druckkompensation;
Fig. 3 zeigt eine alternative Verbindung zwischen Ausgleichsnut
und Zwischendrucknut;
Fig. 4 eine hydrostatische Gleitringdichtung als Drehdurchführung
nach dem Hauptpatent in unter Druckkräften verformten Zustand;
Fig. 5 eine Drehdurchführung gemäß Fig. 4 mit Druckkompensation.
In den Figuren sind diejenigen Teile, die einander auch in der Hauptanmeldung
funktionell entsprechen, nachfolgend mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Bei der in der Fig. 1 dargestellten, und in der Hauptanmeldung näher be
schriebenen hydrostatischen Gleitringdichtung durchdringt eine Welle 1 ein
Gehäuse 2 in einer Bohrung 3, wobei zwischen dem Raum 4 (Hochdruckseite)
und dem Raum 5 (Niederdruckseite) ein Druckunterschied bzw. ein Druckgefälle
besteht. Der sich hierdurch ergebende Leckfluß wird durch die in die Bohrung
3 eingeschobene und durch den Seegering 6 festgehaltene Gleitringdichtung
auf ein Mindestmaß reduziert. Die Gleitringdichtung besteht im wesentlichen
aus dem dreiteiligen Gegenlaufring 7 und dem einteiligen Gleitring 8. Die
dreiteilige Ausführungsform des Gegenlaufringes 7 ist nur beispielhaft und
aus fertigungstechnischen Gründen gewählt. Bei einer geeigneten Fertigungs
methode durch die die notwendige Planparallelität gewährleistet ist, kann
selbstverständlich der Gegenlaufring auch einstückig sein. In der Ausführungs
form gem. Fig. 1 setzt sich der Gegenlaufring 7 aus den Teilen 9, 10 sowie
dem Distanzring 11 zusammen und wird nur durch eine einzige Schraubenreihe 12
(oder anderen äquivalenten Mitteln) zusammengehalten. Die Teile 9, 10 und 11
des Gegenlaufringes 7 sowie der Gleitring 8 werden über die jeweilige elastische
Dichtung 13, 14 mit dem Gehäuse 2 bzw. der Welle 1 drehmomentübertragend und
dichtend verbunden. Die elastische Dichtung 14 erlaubt dem Gleitring ein ge
ringes axiales Spiel und taumeln zwischen Gegenlaufringteilen 9 bzw. 10. Wie
die Zeichnung zeigt, ist zwischen dem Gleitring 8 und den Gegenlaufringteilen
9 und 10 je ein Arbeitsdrosselspalt 15 (druckseitiger Spalt) und 16 (leck
seitiger Spalt) vorhanden. Die sich axial gegenüberliegende Arbeitsdrossel
spalte 15, 16 sind über den Ringkanal 17 und der Zwischendrucknut 18 mit
einander verbunden. Mit 19 ist der ringförmige Zuführungsraum der Hochdruck
seite 4 bezeichnet.
Fig. 1 zeigt in übertriebener Darstellung, wie sich das Teil 9 des Gegenlaufrings 7
unter der Wirkung der Druckkräfte verformt, wenn der Raum 4 unter einem
höheren Druck als der Raum 5 steht. Es ist deutlich zu sehen, daß der Arbeits
drosselspalt 16 stark geöffnet ist (Spalthöhe "h") mit nachteiliger Ver
mehrung der Leckagen.
Im Unterschied hierzu beschreibt Fig. 2 eine erfindungsgemäße Gleitring
dichtung, bei der diese Verformung ausgeglichen ist und im wesentlichen
den gleichen Aufbau wie die Dichtung gemäß Fig. 1 aufweist. Wie aus der
Zeichnung ersichtlich, ist direkt im Teil 9 des Gegenlaufringes 7 eine
radiale Ausgleichsnut 33 ausgebildet. Diese Ausgleichsnut 33 teilt den
Ringkanal 9 in die Bereiche 9 a, 9 b und ist radial durch eine elastische
Dichtung 34 geschlossen bzw. begrenzt, die sich auf den Ring 35 abstützt.
Die Ausgleichsnut 33 ist über eine Verbindungsleitung 36 mit dem Hochdruck
raum 4 verbunden. Hierdurch wird erreicht, daß die vom Hochdruck in der
Ausgleichsnut 33 erzeugte Kraft der in der Zwischendrucknut 18 herrschenden
Verformungskraft des Zwischendruckes 3 entgegen wirkt. Dies bedeutet, daß
der die Spalthöhe "h" beeinflussende Bereich 9 b unverformt bleibt und sich
lediglich der Bereich 9 a unter dem Druck verformt.
Diese Druckversorgung der Ausgleichsnut 33 kann - wie Fig. 3 zeigt - auch
alternativ durch eine Versorgungsleitung 37 zwischen Zwischendrucknut 18
und Ausgleichsnut 33 erfolgen.
Fig. 4 zeigt die vorher beschriebene hydrostatische Gleitringdichtung als
Drehdurchführung für ein Druckmedium. Aufbau und Funktionsweise sind im
wesentlichen so wie zu Fig. 1 beschrieben. Aufgabe der in Fig. 4 dargestellten
Druckmediumdrehdurchführung ist es, ein unter Arbeitsdruck stehendes Medium
von einem im feststehenden Gehäuse 2 vorhandenen Druckraum (Bohrung 23) in
einen weiteren rotierenden Druckraum (Wellenbohrung 22) einzuleiten und einem
Verbraucher zuzuführen. Hierbei soll ein Austreten des transportierten Mediums
in die unter Niederdruck stehenden Räume 24 auf ein Mindestmaß reduziert werden.
Dies wird durch die in Fig. 1 beschriebene, jetzt intern mit Druck beaufschlagte
Gleitringdichtung erreicht, die damit als Drehdurchführung einsetzbar ist. Welle
1 und Gehäuse 2 sind auch hier durch die Dichtungen 13, 14 mit den jeweiligen
stehenden oder rotierenden Teilen der Gleitringdichtung gegeneinander dreh
momentübertragend und dichtend verbunden.
Analog zu Fig. 1 wird auch in Fig. 4 ein Betriebszustand gezeigt bei welchem
sich die Bauteile d.h. die Teile 9 und 10 des Gegenlaufrings 7 unter der
Wirkung des Druckes teilweise verformen. Auch hier treten durch Vergrößerung
der Spalthöhen "h" der Arbeitsdrosselspalte 15 und 16 wieder erhöhte Leckagen
auf. Fig. 5 betrifft dagegen eine Drehdurchführung mit erfindungsgemäßer
Kompensierung. Im Unterschied zu der Ausführungsform gem. Fig. 2 befindet
sich die Kompensierungsnut bzw. Ausgleichsnut 38 direkt im Gleitring 8.
Die kompakte Bauweise wird trotz Kompensierungsmaßnahme in keiner Weise
beeinträchtigt. Wie die Zeichnung zeigt, verformen sich Gleitring 8 und die
Teile 9, 10 des Gegenlaufrings 7 im gleichen Verhältnis d.h., die Höhe "h"
der Arbeitsdrosselspalte 15, 16 bleibt unverändert. Aus der Zeichnung ist
weiterhin ersichtlich, daß die Ausgleichsnut 38 mittels der Verbindungs
leitung 27 mit dem Druckmedium direkt verbunden ist. Die Ausgleichsnut 38
erfüllt somit die Doppelfunktion einer Kompensierungsnut und eines Zulaufs
für das Druckmedium.
Die Abdichtung der Ausgleichsnut 38 erfolgt über die bereits vorhandenen
elastischen Dichtungen 14 des Gleitrings 8. Zusätzliche Dichtungen sind
somit nicht notwendig.
In einer weiteren Ausgestaltung einer Drehdurchführung (nicht dargestellt)
wird das Druckmedium über mehrere Druckpfade einem oder mehreren Verbrauchern
zugeführt. Entsprechend der Anzahl der Druckpfade ist dann eine ebensolche
Anzahl an Ausgleichsnuten vorhanden.
Bezugszeichen-Liste
1 Welle
2 Gehäuse
3 Bohrung
4 Raum (Hochdruck)
5 Raum (Niederdruck)
6 Seegering
7 Gegenlaufring
8 Gleitring
9 Teil von 7
9 a, 9 b Bereiche von 9
10 Teil von 7
11 Distanzring
12 Schraubenreihe
13 elast. Dichtung
14 elast. Dichtung
15 Arbeitsdrosselspalt
16 Arbeitsdrosselspalt
17 Ringkanal
18 Zwischendrucknut
22 Wellenbohrung
23 Bohrung
24 Räume
27 Verbindungsleitung
33 Ausgleichsnut
34 elast. Dichtung
35 Ring
36 Verbindungsleitung
37 Versorgungsleitung
38 Ausgleichsnut
2 Gehäuse
3 Bohrung
4 Raum (Hochdruck)
5 Raum (Niederdruck)
6 Seegering
7 Gegenlaufring
8 Gleitring
9 Teil von 7
9 a, 9 b Bereiche von 9
10 Teil von 7
11 Distanzring
12 Schraubenreihe
13 elast. Dichtung
14 elast. Dichtung
15 Arbeitsdrosselspalt
16 Arbeitsdrosselspalt
17 Ringkanal
18 Zwischendrucknut
22 Wellenbohrung
23 Bohrung
24 Räume
27 Verbindungsleitung
33 Ausgleichsnut
34 elast. Dichtung
35 Ring
36 Verbindungsleitung
37 Versorgungsleitung
38 Ausgleichsnut
Claims (8)
1. Hydrostatische Gleitringdichtung zur Abdichtung eines unter Druck stehenden
Betriebsraumes zwischen einem rotierenden und einem stehenden Maschinen
teil bzw. zur Ab- oder Zuführung von Druckmedium von einem stehenden in
ein rotierendes Maschinenteil mit einem axial verschiebbaren geteilten
Gleitring und einem geteilten Gegenlaufring, wobei zur Bildung von zwei
in Reihe angeordneten Arbeitsdrosselspalten zwischen den Ringen sowohl
der Gleitring als auch der Gegenlaufring jeweils zwei Planflächen auf
weisen, derart, daß bei Axialverschiebung des Gleitringes die Spalte
entgegengesetzt öffnen bzw. schließen, die relativ zueinander bewegten
Teile ineinander integriert sind und zwar derart, daß zur Erzeugung
der erforderlichen Arbeitsdrosselspalte zwischen den sich relativ zu
einander bewegten Teilen ein Übermaß vorhanden ist, wobei die Arbeits
drosselspalte sich axial gegenüberliegend angeordnet sind, nach Haupt
patent .....(Patentanmeldung P 37 05 798.7) dadurch gekennzeichnet, daß
in Abstand vom Arbeitsdrosselspalt (16) in einem Teil (Teil (9)) des
Gegenlaufrings (7) eine radiale Ausgleichsnut (33) ausgebildet ist, wo
bei die Ausgleichsnut (33) mittels Leitung (36) mit dem Hochdruckraum
(4) in Verbindung steht, derart, daß die vom Druck in der Ausgleichsnut
(33) erzeugte Kraft der Verformungskraft des Zwischendruckes (Pc) der
Zwischendrucknut (18) entgegenwirkt (Fig. 1).
2. Hydrostatische Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgleichsnut (33) über eine Versorgungsleitung (37) mit der
Zwischendrucknut (18) verbunden ist (Fig. 3).
3. Hydrostatische Gleitringdichtung, nach Anspruch 1 bis 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die offene Seite der Ausgleichsnut (33) durch eine
einzige, sich auf den Ring (35) abstützende elastische Dichtung (34)
geschlossen ist.
4. Hydrostatische Gleitringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur
Durchführung eines Mediums von einem die Welle (1) umgebenden Gehäuse
(2) oder umgekehrt, wobei der dreiteilige Gegenlaufring (7) mit dem
Gleitring (8) über eine oder mehrere seitliche Zuführungsbohrungen (25)
im Gegenlaufring (7) und einer oder mehrerer Verbindungsleitungen (27)
mit dem Gleitring (8) in Verbindung steht, wobei Gegenlaufring (7) und
Gleitring (8) entsprechende Verbindungsbohrungen im Gehäuse und Welle
zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsnut (38)
direkt im Gleitring (8) ausgebildet bzw. angeordnet ist, die wiederum
direkt mit dem Hochdruck über die Verbindungsleitung (27) verbunden ist.
5. Hydrostatische Gleitringdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zuführung für das Druckmedium gleichzeitig als Ausgleichsnut (3)
ausgebildet ist.
6. Hydrostatische Gleitringdichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Ausgleichsnut (38) zwischen den elastischen Dichtungen
(14) des Gleitrings (8) angeordnet ist.
7. Hydrostatische Gleitringdichtung, nach einem der Ansprüche 1 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, daß radiale Tiefe und Breite der Ausgleichsnut
(33, 38) derart bemessen sind, daß die durch den Druck des Druckmediums
bewirkten Verformungen kompensiert werden.
8. Hydrostatische Gleitringdichtung nach Anspruch 4 und 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Anzahl der Ausgleichsnuten der Anzahl der Druck
pfade entspricht.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873729929 DE3729929A1 (de) | 1987-09-07 | 1987-09-07 | Hydrostatische gleitringdichtung mit kompensierung |
PCT/DE1988/000546 WO1989002554A1 (en) | 1987-09-07 | 1988-09-05 | Hydrostatic axial face seal with compensation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19873729929 DE3729929A1 (de) | 1987-09-07 | 1987-09-07 | Hydrostatische gleitringdichtung mit kompensierung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3729929A1 true DE3729929A1 (de) | 1989-03-16 |
DE3729929C2 DE3729929C2 (de) | 1990-09-06 |
Family
ID=6335420
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873729929 Granted DE3729929A1 (de) | 1987-09-07 | 1987-09-07 | Hydrostatische gleitringdichtung mit kompensierung |
Country Status (2)
Country | Link |
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DE (1) | DE3729929A1 (de) |
WO (1) | WO1989002554A1 (de) |
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1987
- 1987-09-07 DE DE19873729929 patent/DE3729929A1/de active Granted
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1988
- 1988-09-05 WO PCT/DE1988/000546 patent/WO1989002554A1/de unknown
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE3729929C2 (de) | 1990-09-06 |
WO1989002554A1 (en) | 1989-03-23 |
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