DE69525562T2 - Kontaktlose Wellendichtungsvorrichtung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine berührungsfreie Wellendichtungsvorrichtung, wie sie in drehenden Maschinen wie Kompressoren, Turbinen und Gebläsen angewendet wird; mehr im einzelnen bezieht sie sich auf eine berührungsfreie Wellendichtungsvorrichtung in einer solchen Bauweise, dass eine dichtende Endfläche auf der Dichtungsgehäuseseite und eine dichtende Endfläche auf der Wellenseite berührungsfrei relativ zueinander unter Zwischenschaltung eines Fluidfilmes drehen, der hochdruckseitig gedichtet ist. Berührungsfreie Wellendichtungsvorrichtungen der Art, wie sie im Gattungsteil der unabhängigen Ansprüche 1 und 2 definiert sind, werden beispielsweise in GB-A-2263952 erläutert.
• Eine andere, allgemein bekannte berührungsfreie Wellendichtungsvorrichtung ist gemäß Fig. 8 ausgebildet, wobei dynamischen Druck erzeugende, als Abschnitte von Schraubenwindungen parallel zueinander in der Wellenstirnseite als dichtender Endfläche 15a in Wellenumfangsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind, um einen dynamischen Druck (positiven Druck) zwischen der dichtenden Endfläche 15a und der dichtungsgehäuseseitigen dichtenden Endfläche während der Zeit der Drehung der beiden dichtenden Endflächen relativen? zueinander zu erzeugen, sodass der erzeugte Druck, der Rückdruck, aus dem Fluid, das abgedichtet werden soll und auf die dichtungsgehäuseseitige dichtende Endfläche einwirkt, und die Federkraft, der diese dichtungsgehäuseseitige Endfläche gegen die dichtende Endfläche 15a der rotierenden Welle drückt, ausgeglichen werden können und beide dichtenden Endflächen so voneinander beabstandet gehalten werden können, dass sich zwischen ihnen ein Fluidfilm befindet und eine berührungsfreie Abdichtung gegeben ist.
• Mittels solcher schraubenwindungsabschnittförmiger Nuten 17 kann jedoch ein dynamischer Druck nur dann aufgebaut werden, wenn sich die drehende Welle bzw. die dichtende Endfläche 15a in der Normalrichtung (Richtung A) dreht; zwischen den beiden dichtenden Endflächen kann aber ein dynamischer Druck sich dann nicht ausbilden, wenn die Drehung in der Gegenrichtung (Richtung entgegen A) erfolgt. Diese berührungsfreie Dichtungsvorrichtung kann demzufolge nicht bei Drehmaschinen angewendet werden, bei denen die drehende Welle sich sowohl in der einen Richtung, als auch in der Gegenrichtung zu A drehen muß. Aber auch bei Drehmaschinen, bei denen die drehende Welle sich nur in einer Richtung drehen muß, ist der Freiheitsgrad bei der Ausbildung der Vorrichtung sehr klein, weil die Zuordnung von Installationen deswegen erschwert wird, weil die dichtende Endfläche 15a mit dem dynamischen Druck erzeugenden Nuten 17 nur im Hinblick auf die eine Drehrichtung ausgebildet werden kann. Andererseits würde die Anordnung einer doppelten Dichtung und dergl. mit mehreren seitlich nebeneinander angeordneten Endflächen zu verschiedenen Drehrichtungen, jeweils eine Endfläche 15a für die eine und eine andere Endfläche 15 für die andere Drehrichtung, die Kosten der Dichtungseinrichtung erhöhen, weil dynamischen Druck erzeugende Nuten für die eine und dynamischen Druck erzeugende Nuten für die andere Drehrichtung notwendig sind. Zusätzlich können zwei Typen von Dichtungsringen mit einander entgegengesetzt geneigten dynamischen Druck erzeugenden Nuten leicht verwechselt werden und ihre Handhabung ist erschwert, Fehler können beim Zusammenbau nicht ausgeschlossen werden.
• Es ist deshalb ein hauptsächliches Ziel der Erfindung, eine berührungsfreie Wellendichtungsvorrichtung aufzuzeigen, die in der Lage ist, ausreichenden dynamischen Druck zwischen beiden Dichtungsendflächen, um sie unabhängig von der Drehrichtung, d. h. unabhängig davon, ob die Drehrichtung die normale Richtung oder die Gegenrichtung ist, im ausreichenden berührungsfreien Abstand zu halten, die also eine ausreichende Dichtungswirkung nicht nur bei Drehmaschinen bieten zu können in der Lage ist, deren Welle stets in derselben Richtung dreht, sondern auch bei einer Maschine, die eine sowohl in einer Haupt- als auch in einer Gegenrichtung drehende Welle hat.
• Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine berührungsfreie Wellendichtungseinrichtung aufzuzeigen, die unabhängig von der Drehrichtung der Welle unter gleichen Bedingungen den dynamischen Druck erzeugt und die in ihrer Wellendichtungsfunktion gleich ist, ob sich die Welle in ihrer Hauptrichtung oder in der Gegenrichtung dreht.
• Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine berührungsfreie Wellendichtungsvorrichtung aufzuzeigen, die in der Lage ist, den Grad der Freiheit bei der Ausbibldung der Vorrichtung zu erhöhen, in dem sie einen Dichtungsring für den gemeinsamen Gebrauch sowohl in der Hauptdrehrichtung als auch in der Gegenrichtung einschließt und in der Lage ist, Einschränkungen wegfallen zu lassen, die bei der Ausbildung der drehenden Welle ihre Ursache haben könnten.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es eine berührungsfreie Dichtungsvorrichtung aufzuzeigen, die in der Lage ist, einen Anstieg der Herstellungskosten zu vermeiden und die Möglichkeit auszuschließen, dass beim Zusammenbau der Vorrichtung Fehler entstehen, wobei jedoch selbst im Fall einer Doppelabdichtung und dergl. die Vielfalt der Teile nicht ansteigen soll.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine berührungsfreie Wellendichtungsvorrichtung aufzuzeigen, die in der Lage ist, eine Anzahl von Druck erzeugenden punkten auf den Dichtungsendflächen zu erzeugen, und die in der Lage ist, einfach und zuverlässig einen aussreichenden dynamischen Druck zu erhalten, um die beiden Dichtungsendflächen in ordentlichem Zustand der Nichtberührung dadurch zu halten, dass eine Anzahl L-förmiger Nuten in den Gruppen der dynamischen Druck erzeugenden Nuten ausgebildet wird.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine berührungsfreie Wellendichtungsvorrichtung vorzuschlagen, bei der durch die Bildung mehrerer unabhängiger L-förmiger Nuten (insbesondere deren dynamischen Druck erzeugenden Teile) parallel zueinander in Umfangsrichtung der dichtenden Endfläche eine berührungsfreie Wellendichtung zu schaffen, die in der Lage ist, optimale Dichtungsbedingungen jederzeit aufrechtzuerhalten und optimale Dichtungsbedingungen sicherzustellen, sodass der von allen dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppen erzeugte dynamische Druck selbst dann nicht geringer wird, wenn irgendeine gegenseitige Positionierung zwischen beiden Bichtungsendflächen in radialer Richtung sich verändern sollte, weil eine starke Rückstellkraft zur Verfügung steht, selbst wenn sich eine der dichtenden Endflächen schräg stellen sollte.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine berührungsfreie Wellendichtungsvorrichtung vorzuschlagen, indem mehrere voneinander unabhängige L-förmige Nuten in Umfangsrichtung und in radialer Richtung parallel zueinander ausgebildet sind, bei der Staub oder Schmutz in dem abzudichtenden Fluid enthalten sind und dieses in Teile der L-förmigen Nuten gelangt und dort verweilt und so den erzeugten dynamischen Druck teilweise verringert; dabei soll die Druckverteilung des in Umfangsrichtung erzeugten Druckes insgesamt nicht extrem ungleichmäßig werden und eine Verringerung oder abnorme Veränderung der Wellendichtungsfunktion infolge defekter Druckverteilung soll sich nicht ergeben.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird demzufolge eine berührungsfreie Wellendichtungsvorrichtung vorgeschlagen, wie sie in den nachfolgenden Ansprüchen 1 und 2 beansprucht wird.
• Die berührungsfreie Wellendichtungsvorrichtung der Erfindung schlägt deshalb zum Erreichen der oben ganannten Ziele vor, auf der Dichtungsendfläche des Dichtungsgehäuses oder der Dichtungsendfläche der drehenden Welle geradzahlige Sätze dynamischen Druck erzeugender Nuten parallel in Umfangsrichtung verlaufend anzuordnen. In jeder dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppe ist eine oder sind mehrere schwalbenschwanz- und L-förmige Nuten fester Nuttiefe und fester Nutweite vorgesehen, die aus Fluideinlaßteilen, die sich von der Umfangskante der Hochdruckseite der Dichtungsendfläche aus in radialer Richtung erstrecken und aus dynamischen Druck erzeugenden Teilen zusammengesetzt sind, die sich vom Endteil der Fluideinlaßteile aus in Umfangsrichtung erstrecken. Jede dynamischen Druck erzeugende Nutgruppe ist symmetrisch beidseitig jeder dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppe um eine erste Dichtungsendflächendurchmesserlinie herum angeordnet, die zwischen diesen Fluideinlaßteilen (den äußersten Fluideinlaßteilen, wenn die dynamischen Druck erzeugende Nutgruppe aus mehreren L-förmigen Nuten zusammengesetzt ist), verläuft oder sie ist um eine zweite Dichtungsendflächendurchmesserlinie herum angeordnet, die zwischen diesen dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppen verläuft. Das Nut/Steg-Verhältnis θ&sub1;/θ&sub2; in Umfangsrichtung beträgt 0,5 bis 0,9, wobei das Nut/Steg-Verhältnis das Verhältnis des Winkels 0&sub1; des Schneidens einer dritten Dichtungsendflächendurchmesserlinie, die entlang des Fluideinlaßteiles der dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppe (dem äußersten Fluideinlaßteil, wenn die dynamischen Druck erzeugende Nutgruppe aus mehreren L-förmigen Nuten besteht) verläuft und einer vierten Dichtungsendflächendurchmesserlinie ist, die entlang den Enden der dynamischen Druck erzeugenden Teile verläuft, zu dem Winkel 0&sub2; des Schneidens einer vierten Dichtungsendflächendurchmesserlinie der benachbarten dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppe, die den dynamischen Druck erzeugenden Teilen der vorgenannten dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppe mit der vorgenannten dritten Dichtungsendflächendurchmesserlinie ist. Wenn jede dynamischen Druck erzeugende Nutgruppe aus einer Mehrzahl L-förmiger Nuten zusammengesetzt ist, können diese L-förmigen Nutgruppen mit gleichen Steigungen nahe beieinander angeordnet sein, ohne einander zu kreuzen, sodass der Endabschnitt der dynamischen Druck erzeugenden Teile auf der vierten Dichtungsendflächendurchmesserlinie positioniert ist.
• Bei einer solchen berührungsfreien Wellendichtungsvorrichtung beträgt die Anzahl der auf einer Dichtungsendfläche ausgebildeten dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppen 4 bis 24, und die Anzahl der L-förmigen Nuten, die die dynamischen Druck erzeugende Nutgruppe bilden, beträgt vorzugsweise 1 bis 4. Die Weite der L-förmigen Nut wird abhängig von den Dichtungsbedingungen bestimmt, beispielsweise dem Durchmesser der rotierenden Welle und anderen Faktoren, allgemein beträgt sie vorzugsweise 1 bis 4 mm (insbesondere 1 bis 3 mm). Ist jedoch der Wellendurchmesser kleiner als üblicherweise verwendet, so kann die Weite der L-förmigen Nut vorzugsweise auch weniger als 1 mm sein. Auch die Tiefe der L-förmigen Nut wird abhängig von den Dichtungsverhältnissen bestimmt, beispielsweise dem Durchmesser der drehenden Welle und anderen Faktoren, generell beträgt sie vorzugsweise 2 bis 15 um (insbes. 5 bis 10 um).
• In den beiden benachbarten dynamischen Druck erzeugenden Nutengruppen in deren Anordnung auf beiden Seiten der ersten Dichtungsendflächendurchmesserlinie sollen der Abstand zwischen ihnen in Umfangsrichtung vorzugsweise zwischen 0,5 bis 3 mm sein. In jeder der dynamischen Druck erzeugenden Nutengruppen sollte das Nut/Steg-Verhältnis b/B in radialer Richtung vorzugsweise 0,3 bis 0,7 (innerhalb dieses Bereiches nochmals vorzugsweise 0,4 bis 0,6) sein, wobei b die Weite in radialer Richtung des Bereiches ist, in der sich die dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppen befinden im Dichtungsbereich in der Bogenform, in der sich beide Dichtungsendflächen überlappen, während B die Weite der Dichtfläche ist, was die Weite in der radialen Richtung der Dichtungsregion ist. Wenn die dynamischen Druck erzeugende Nutengruppe aus einer Mehrzahl L-förmiger Nuten zusammengesetzt ist, sollten der Zwischenraum in Umfangsrichtung zwischen den benachbarten Fluideinlaßteilen und der Zwischenraum in radialer Richtung zwischen den benachbarten dynamischen Druck erzeugenden Teilen in jeder dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppe beide vorzugsweise 0,5 bis 2,0 mm sein.
• Wenn die Dichtungsendfläche, in der die dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppen ausgebildet sind (hier genutete Endfläche genannt) relativ gedreht wird, so wird das zu dichtende Fluid auf der Hochdruckseite von den Fluideinlaßteilen aus in die dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppen geführt und ein dynamischer Druck (positiver Druck) wird in dem begrenzten Endteil der dynamischen Druck erzeugenden Teile erzeugt, die sich in Umdrehungsrichtung (der Umdrehungsrichtung relativ zur gegenüberliegenden Dichtungsendfläche) der genuteten Dichtungsendfläche von den Fluideinlaßteilen aus erstrecken und beide dichtenden Endflächen werden in berührungsfreier Zuordnung zueinander gehalten mit zwischen sich einem Fluidfilm aus dem Fluid, das auf der Hochdruckseite abzudichten ist.
• Beiläufig soll bemerkt werden, dass, weil bei geradzahligen Sätzen (vorzugsweise aus vier oder mehr als vier Sätzen) aus dynamisch Druck erzeugenden Nutgruppen in Umfangsrichtung nahe beieinander angeordnet sind und benachbarte dynamisch Druck erzeugende Nutgruppen in Umfangsrichtung symmetrisch angeordnet sind, alle dynamisch Druck erzeugenden Nutgruppen in einen Typ dynamischen Druck erzeugender Nutgruppen (hier erste dynamische Druck erzeugende Nutgruppen) eingeordnet sind, deren dynamisch Druck erzeugende Teile in einer spezifischen Drehrichtung (hier als normale Drehrichtung genannt) sich erstrecken, in der genuteten Dichtungsfläche von den Fluideinlaßseiten aus, und dass ein anderer Typ von dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppen (hier zweite dynamisch Druck erzeugende Nutgruppen genannt) dynamisch Druck erzeugende Teile einschließen, die sich in Gegenrichtung (hier Drehungsgegenrichtung genannt) zur Normaldrehrichtung von den Fluideinlaßteilen aus erstrecken. Das bedeutet, ausgenommen dass sich die benachbarten ersten dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppen und zweite dynamisch Druck erzeugenden Nutgruppen in verschiedenen Richtungen erstrecken, die dynamischen Druck erzeugenden Teile, erste und zweite Druck erzeugende Nutgruppen einen Satz dynamisch Druck erzeugender Wirkteile bilden, die in der Form der Nuten identisch sind, sodass mehrere Sätze dieser dynamisch Druck erzeugender Wirkteile nahe beieinander in Umfangsrichtung in spezifischen Intervallen angeordnet sind.
• Demzufolge wird in dem Sammelendteil des dynamischen Druck erzeugenden Teiles einer jeden ersten dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppe ein dynamischer Druck erzeugt, wenn die genutete Dichtungsendfläche eine Relativbewegung in der normalen Drehrichtung ausführt, während bei einer Relativbewegung der genuteten Dichtungsendfläche in der Gegendrehrichtung ein dynamischer Druck in dem Sammelendteil des dynamischen Druck erzeugenden Teiles jeder zweiten dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppe erzeugt wird und, wie bereits oben erwähnt, wird infolge der Gleichheit in ihrer Form von erster dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppen und zweiten dynamischen Druck erzeugenden nutgruppen der dynamischen Druck unter gleichen Bedingungenerzeugt, unabhängig davon, ob die Relativdrehung der beiden Dichtungsendflächen in normaler Drehrichtung oder in Gegendrehrichtung erfolgt. Das bedeutet, dass unabhängig davon, ob die Drehwelle in der Normal- oder der Gegendrehrichtung gedreht wird, ein angemessener dynamischer Druck unter gleichen Bedingungen zwischen beiden Dichtungsendflächen erzeugt werden kann, sodass sich eine bevorzugte Dichtungsfunktion darbieten kann. Der Druck, der zwischen dem Abstand der Dichtungsendflächen wirkt, die Separierkraft, die im Dichtungsbereich den Abstand zwischen den dichtenden Endflächen im berührungsfreien Zustand hält, wird in dem Bereich (hier der Nutbereich genannt) erzeugt, in dem die dynamischen Druck erzeugenden Nuten, (erste dynamischen Druck erzeugende Nutgruppen zur Drehung in normaler Richtung oder zweite dynamischen Druck erzeugende Nutgruppen zur Drehung in der Gegenrichtung) die Teile zur dynamischen Druckerzeugung haben, die sich in der relativen Drehrichtung der genuteten Dichtungsendflächen erstrecken, ausgebildet sind und in dem Bereich (hier der Stegbereich genannt) zwischen den dynamischen Druck erzeugende Nutgruppen und den dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppen, die zu ihnen auf der Seite der dynamischen Druck erzeugenden Teile benachbart sind und die Druckverteilung der Separierkraft in Umfangsrichtung wird maximal am Sammelendteil der dynamischen Druck erzeugenden Teile der dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppen, das bedeutet den Umgrenzungsteil des Nutbereichs und des Stegbereichs, und nimmt im wesentlichen lineqr ab so, dass die Separierkraft sich die Separierkraft vom Umgrenzungsteil entfernt, sodass die Druckverteilung zum Minimum wird an dem Endteil der Gegendrehrichtungsseite (der Basisendteil der dynamischen Druck erzeugenden Teile in den dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppen) des Nutbereiches und an dem Endteil des Stegbereiches in der Normaldrehrichtungsseite (der Umgrenzungsteil des Sammelendteiles der dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppen, die den dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppen auf den dynamischen Druck erzeugenden Teilen hiervon benachbart sind). Demzufolge hat die Länge in Umfangsrichtung (hier Nut-Steg-Länge in Umfangsrichtung) des Nutbereiches und des Stegbereichs einen extrem großen Einfluß auf die Erzeugung der obengenannten Separierungskraft und wie die Nut-Steg-Länge in Umfangsrichtung festgelegt ist wird von sehr großem Einfluß auf das Halten des Abstandes zwischen den Dichtungsendflächen im ordentlichen Zustand des Nichtkontaktierens. Der Erfinder der Erfindung wiederholte zahlreiche Experimente und Untersuchungen über die Nut-Steg-Länge in Umfangsrichtung unter Verwendung des Nut-Steg-Verhältnisses in Umfangsrichtung von θ&sub1;/θ&sub2; als die Parameter und klärte, dass die Festlegung der Nut-Steg-Länge in Umfangsrichtung auf θ&sub1;/θ&sub2; - 0,5 bis 0,9 eine wesentliche Bedingung für das Erhalten einer ausreichenden Separierungskraft ist, um den Abstand zwischen den dichtenden Endflächen im ordentlichen Zustand der Berührungsfreiheit zu halten. Es ist unnötig zu sagen, dass das Festlegen des Nut- Steg-Verhältnisses θ&sub1;/θ&sub2; in Umfangsrichtung die Länge in Umfangsrichtung der dynamischen Druck erzeugenden Teile eine Voraussetzung dafür ist, die Annäherungsdistanz zu sichern, die für die Erzeugung dynamischen Druckes notwendig ist.
• Darüberhinaus ist es möglich, wenn jede dynamischen Druck erzeugende Nutgruppe aus einer Mehrzahl L-förmiger Nuten zusammengesetzt ist, viele dynamischen Druck erzeugende punkte auf den Dichtungsendflächen festzulegen und leicht und einfach einen dynamischen Druck erzeugt zu erhalten, der ausreichend ist, um die beiden dichtenden Endflächen berührungsfrei zu halten. Darüberhinaus ist, weil alle L-förmigen Nuten getrennt voneinander sind, der Druckabfall nicht in allen L-förmigen Nuten einer dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppe gleich, selbst wenn die positivnahe Beziehung in radialer Richtung bei beiden Dichtungsendflächen verändert wird, und die Rückstellkraft ist groß, selbst wenn die Dichtungsendflächen schräg zueinander stehen. Weil es außerdem möglich ist, mehrfach unabhängige L-förmige Nuten in der Umfangsrichtung und in der radialen Richtung nahe beieinander anzuordnen und deswegen Staub und Schmutz in dem abzudichtenden Fluid eindringen und in Teilen der L-förmigen Nuten abgelagert werden können, und dadurch die Möglichkeit der Ausbildung dynamischen Druckes teilweise verringert werden würde, so wird die Druckverteilung des in der Umfangsrichtung erzeugten Druckes nicht insgesamt extrem verungleichmäßigt und eine Verringerung oder Abnormalität der Wellendichtungsfunktion durch eine defekte Druckverteilung würde nicht eintreten.
• Es folgt nur beispielhaft und unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen die Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 1 ist eine ausschnittweise Querschnittdarstellung einer berührungsfreien Wellendichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung.
• Fig. 2 ist eine Stirnansicht, in der eine Dichtungsendfläche dargestellt ist, in der dynamischen Druck erzeugende Nutgruppen ausgebildet sind.
• Fig. 3 ist eine größere Darstellung eines Teiles der Fig. 2.
• Fig. 4 ist ein Teil einer Stirnansicht einer Dichtungsendfläche in einer anderen Ausführungsform.
• Fig. 5 ist ein Teil einer Stirnansicht einer Dichtungsendfläche in einer anderen Ausführungsform.
• Fig. 6 ist ein Teil einer Stirnansicht einer Dichtungsendfläche in einer anderen Ausführungsform.
• Fig. 7 ist eine Querschnittsdarstellung, die die Bedingungen der dynamischen Druckerzeugung zeigt (Der Querschnitt verläuft entlang der Linie VII-VII in Fig. 8).
• Fig. 8 ist ein Teil einer Stirnansicht einer dichtenden Endfläche in einer üblichen berührungsfreien Wellendichtungsvorrichtung.
• Die Bauweise der Erfindung wird im einzelnen nachfolgend unter Bezugnahme auf die in Figen. 1 bis 7 dargestellten Ausführungsformen beschrieben.
• In der berührungsfreien Wellendichtungseinrichtung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, kennzeichnet das Bezugszeichen 1 ein Dichtungsvorrichtungsgehäuse zur Trennung eines hochdruckseitigen Fluidbereichs H (beispielsweise ein Hochdruckgasbereich in einer Maschine wie sie eine Turbine darstellt) von einem niederdruckseitigen abgedichteten Fluidbereich L (zum Beispiel der eine Maschine wie eine Turbine umgebende atmosphärische Bereich). Mit dem Bezugszeichen 2 ist eine durch das Dichtungsvorrichtungsgehäuse 1 hindurchgeführte drehende Welle bezeichnet. Das Bezugszeichen 3 ist ein stationärer Dichtungsring, der im Dichtungsvorrichtungsgehäuse 1 mittels eines Halteringes 4 gehalten und in Richtung einer axialen Linie gleitfähig verstellbar ist. Mit dem Bezugszeichen 5 ist ein drehender Dichtungsring bezeichnet, der auf der drehbaren Welle 2 gegenüber dem stationären Dichtungsring 3 befestigt ist. Das Bezugszeichen 6 kennzeichnet eine Feder, die zwischen dem Dichtungsvorrichtungsgehäuse 1 und dem Haltering 4 angeordnet ist, und um den stationären Dichtungsring 3 an dem drehenden Dichtungsring 5 unter Druck in Anlage zu halten. Der Zwischenraum zwischen dem stationären Dichtungsring 3 und dem Haltering 4 ist durch einen 0-Ring 10 abgedichtet, den eine Ringnut 4a des Halterings 4 aufnimmt. Der 0-Ring 10 bewirkt ferner, dass die Ringe 3 und 4 einander nicht berühren. Ein ringförmiger Vorsprung 4b steht von der inneren Umfangsseitenwand der Ringnut 4a ab und ist an die Endfläche des Halterings 4 angeformt. Der ringförmige Vorsprung 4b ragt mit einigem Spiel in einen ringförmigen Stufenteil 3b hinein, der am inneren Umfangsteil des stationären Dichtungsrings 3 ausgebildet ist. Dass der ringförmige Vorsprung 4b des Halterings 4 in den ringförmigen Stufenteil 3b hineinragt, dient dazu, den 0-Ring 10 daran zu hindern, in der inneren Umfangsrichtung vorzuspringen und sich zu verkanten. Bei dieser Ausführungsform sind die Dichtungsringe 3 und 5 aus einem den Dichtungserfordernissen bestmöglich geeigneten Material hergestellt, allgemein jedoch, um den Erfordernissen aus niedrigen Drücken und hohen Geschwindigkeiten zu entsprechen. Der stationäre Dichtungsring 3 ist aus weichem Material wie Kohlenstoff hergestellt. Der drehende Dichtungsring 5 ist aus hartem Material wie WC, SiC, anderen Keramiken, zementierten Kaarbiden oder anderen Verbindungen hergestellt und für hohe Drücke sowie mittlere und hohe Geschwindigkeiten geeignet. Beide Dichtungsringe 3 und 5 sind aus Hartmaterial hergestellt (beispielsweise ist der stationäre Dichtungsring 3 aus SiC und der drehende Dichtungsring 5 aus SiC oder zementiertem Karbid hergestellt.
• Demzufolge sind auf der drehseitigen Dichtungsendfläche 5a, die die Endfläche des Drehdichtungsrings 5 ist, wie in Figen. 1 bis 6 dargestellt, eine geradzahlige Anzahl dynamischen Druck erzeugender Nutgruppen in Umfangsrichtung nahe beieinander angeordnet. Ein dynamischer Druck wird zwischen drehseitiger Dichtungsendfläche 5a und der stationärseitigen Dichtungsendfläche 3a, die die Endfläche des gegenüberliegenden stationären Dichtungsringes ist, erzeugt.
• Jede dynamischen Druck erzeugende Nutgruppe 7 ist, wie in Figen. 2 bis 6 gezeigt, aus einer schwalbenschwanz- L-förmigen Nut 8 mit einer festen Nuttiefe D und Nutweite W und einem Fluideinlaßteil 8a, der sich linear hin zum Zentrum 0 der dichtenden Endfläche von der äußeren Umfangskante aus erstreckt, die die hochdruckseitige Umfangsendkante der dichtenden Endfläche 5a ist und einem dynamischen Druck erzeugenden Teil 8b zusammengesetzt, der sich als Bogen in Umfangsrichtung auf der Basis des Zentrums 0 der Dichtungsendfläche von dem sammelnden Endteil des Fluideinlaßteiles 8a erstreckt. Die Anzahl der L-förmigen Nuten, die die dynamischen Druck erzeugende Nutgruppe 7 bildet, kann eine Nut oder mehrere Nuten sein (vorzugsweise 2 bis 4 Nuten) und kann abhängig von Dichtungsflächenweite B bestimmt werden (die Weite in radialer Richtung des Dichtungsbereiches, der der Ringbereich ist, in dem sich die Dichtungsendflächen 3a und 5a überlappen). Figen. 2 und 8 zeigen, dass der Druck des hochdruckseitig abgedichteten Fluids, das auf die Rückseite des Halterings 4 wirkt und die Druckkraft der Feder 6 ausgeglichen sind und dass beide Dichtungsendflächen 3a und 5a im Zustand des Nichtberührens durch einen dazwischen befindlichen Fluidfilm aus dem Fluid gehalten sind, das hochdruckseitig abgedichtet ist. Als Ergebnis hiervon ist in dem Bereich, in dem der Fluidfilm ausgebildet ist, das ist der abgedichtete Bereich, der hochdruckseitige abgedichtete Fluidbereich H und der niederdruckseitige abgedichtete Fluidbereich L, voneinander getrennt und abgedichtet sind.
• Im Fall der Ausbildung der dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppe 7 aus einer Mehrzahl L-förmiger Nuten 8 wird, weil die L-förmigen Nuten 8 getrennt voneinander sind, der Druck nicht aus allen diesen L-förmigen Nuten 8 in einer dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppe 7 abfallen, selbst wenn die Positionsrelationen in radialer Richtung der Dichtungsendflächen 3a und 5a sich verändern und die Dichtungsendflächen 3a und 5a können in berührungsfreier Beziehung zueinander gehalten werden. Zusätzlich ist es möglich, eine hohe Winkelkonstanz zu bewirken und eine hohe Rückstellkraft bleibt erhalten, wenn sich die Dichtungsringe 3 und 5 zueinander schräg stellen.
• Wird die Drehwelle 2 in der Normalrichtung gedreht, so wird die Separierungskraft zwischen den Dichtungsendflächen 3a und 5a, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, in dem Nutbereich erzeugt, wo die erste dynamischen Druck erzeugende Nutgruppe 7 gebildet ist und auch in dem Stegbereich L&sub2; zwischen der ersten dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppe 7&sub1; und der zweiten dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppe 7&sub2; nahe dem dynamischen Druck erzeugenden Teil der Nutgruppe 7&sub1;, wobei die Druckzuteilung in deren Umfangsbereich das Maximum erreicht im umgrenzten Teil beider Bereich L&sub1; und L&sub2; und im wesentlichen in dem Maße linear verringert wird als sich die Separierungskraft von dem umgrenzten Bereich entfernt und ihr Minimum am Endteil der Gegendrehrichtungsseite des Nutbereichs L&sub2;. Eine solche Druckverteilung ist ziemlich gleich, wenn die Drehwelle 2 in der Gegendrehrichtung gedreht wird. Demzufolge ist die Länge in Umfangsrichtung des Nutbereiches L&sub1; und des Stegbereiches L&sub2;, d. h. die Nut-Steg-Länge in Umfangsrichtung von extrem großem Einfluß auf die Erzeugung der obigen Separierungskraft.
• Bei jeder in Figen. 3 bis 6 gezeigten Ausführungsform, wie sie oben beschrieben wurden, ist die Nut-Steg-Länge in Umfangsrichtung auf θ&sub1;/θ&sub2; = 0,5 bis 0,9 (insbesondere 0,5 bis 0,7) festgelegt, mit dem auf die Umfangsrichtung bezogenen Nut- Steg-Verhältnis θ&sub1;/θ&sub2; als Parametern. Das bedeutet, dass das Nut-Steg-Verhältnis 0&sub1;/0&sub2; etwa im oben genannten Bereich festgelegt wird abhängig von den Dichtungsbedingungen, wie der Durchmesser der drehenden Welle eine ist, wobei gemäß Figen. 3 bis 6 der Schnittwinkel zwischen der dritten Dichtungsendflächendurchmesserlinie X&sub2;, die entlang dem Fluideinlaßteil (der Fluideinlaßteil der äußersten Seite, wenn die dynamischen Druck erzeugende Nut aus zwei bis vier L-förmigen Nuten 8 gebildet wird) 8a der ersten dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppe 7&sub1; (oder der zweiten Druck erzeugenden Nutgruppe 7&sub2;) und der vierten Dichtungsendflächendurchmesserlinie X&sub4; der Dichtungsendfläche, die entlang den Sammelendteilen der dynamischen Druck erzeugenden Teile 8b, während der Schnittwinkel 92 zwischen der vierten Dichtungsendflächendurchmesserlinie X'&sub4; der zweiten dynamischen Druck erzeugenden Nutrgruppe 7&sub2; (oder der ersten dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppe 7&sub1;), die den dynamischen Druck erzeugenden Teilen einer Ausführungsform benachbart ist, bei der die dynamischen Druck erzeugende Nutgruppe 7 aus drei L-förmigen Nuten 8 zusammengesetzt ist. Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der die dynamischen Druck erzeugende Nutgruppe 7 aus zwei L-förmigen Nuten 8 zusammengesetzt ist, Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der die dynamischen Druck erzeugende Nutgruppe 7 aus vier L-förmigen Nuten 8 zusammengesetzt ist und Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der die dynamischen Druck erzeugende Nutgruppe 7 von einer L-förmigen Nut 8 gebildet wird.
• Es ist an sich nicht notwendig zu sagen, dass Dichtungsbedingungen wie der Durchmesser der Drehwelle in Betracht gezogen werden müssen, wenn die Anzahl der L-förmigen Nuten 8 bestimmt wird, die die dynamischen Druck erzeugende Nutgruppe 7 bilden.
• Wenn die dynamischen Druck erzeugende Nutgruppe 7 von mehreren L-förmigen Nuten 8 gebildet wird, wie es in Figen. 2 bis 5 gezeigt ist, sind die L-förmigen Nuten 8 dicht beieinander mit gleichen Abständen in Umfangsrichtung und in radialer Richtung angeordnet, ohne einander zu kreuzen. Das bedeutet, dass die Fluideinlaßteile 8a nahe beieinander angeordnet sind, wobei die Abstände voneinander gleich sind und die radiale Ausrichtung zum Mittelpunkt 0 der Dichtungsendfläche hin, während die dynamischen Druck erzeugenden Teile 8b als ein Bogen mit dem Mittelpunkt 0 der Dichtungsendfläche als Bogenmittelpunkt und mit gleichen Abständen in radialer Richtung ausgebildet sind. Der Sammelendteil der dynamischen Druck erzeugenden Teile 8b ist auf der vierten Dichtungsendflächendurchmesserlinie X&sub4; angeordnet.
• Die benachbarten dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppen 7&sub1; und 7&sub2; sind symmetrisch in Umfangsrichtung, wie es in Figen. 2 bis 6 dargestellt ist. Das bedeutet, wie in Figen. 2 bis 6 dargestellt, dass jede erste dynamischen Druck erzeugende Nutgruppe 7&sub1; (oder jede zweite dynamischen Druck erzeugende Nutgruppe 7&sub2;) symmetrisch ist bezügllich jeder der zweiten dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppen 7&sub2; und 7&sub2; (oder jede der dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppen 7&sub1; und 7&sub1;) die einander zu beiden Seiten hiervon und der ersten dichtende Endflächendurchmesserlinie X&sub1;, die zwischen den Fluideinlaßteilen 8a und 8a (zwischen den Fluideinlaßteilen 8a und 8a auf der äußersten Seite, wenn die dynamischen Druck erzeugende Nutgruppe 7 aus 2 bis 4 L-förmigen Nuten 8 zusammengesetzt ist) hindurch verläuft oder der zweiten Dichtungsendflächendurchmesserlinie X&sub2;, die zwischen den dynamischen Druck erzeugenden Teilen 8b und 8b hindurch verläuft. Die erste dynamischen Druck erzeugende Nutgruppe 7 besteht nur aus der L-förmigen Nut 8, die einen dynamischen Druck erzeugenden Abschnitt 8b, der sich in der normalen Drehrichtung (Richtung A) von dem Sammelendteil des Fluideinlaßteiles 8a aus erstreckt, und die zweite dynamischen Druck erzeugende Nutgruppe 7&sub2; besteht nur aus der L-förmigen Nut 8, die den dynamischen Druck erzeugenden Teil 8b aufweist, der sich in der Gegendrehrichtung (Gegenrichtung zu A) von dem Sammelendteil des Fluideinlaßteiles 8a aus erstreckt.
• Demzufolge wird, wenn die Drehwelle 2 in der normalen Drehrichtung dreht, ein dynamischer Druck zwischen den dichtenden Endflächen 3a und 3b durch das hochdruckseitige Dichtungsfluid aufgebaut, das in die ersten dynamischen Druck aufbauende Nutgruppen 7&sub1; eingeführt wird und, wenn die Drehwelle in der Gegenrichtung dreht, wird ein dynamischer Druck zwischen den dichtenden Endflächen 3a und 5a unter genau den gleichen Bedingungen wie bei der Drehung der Welle in normaler Richtung aufgebaut, jedoch durch das hochdruckseitige Dichtungsfluid, das in die zweite dynamischen Druck erzeugende Nutgruppe 7&sub2; eingeführt wird. In jedem Fall handelt es sich bei dem aufgebauten dynamischen Druck, den Rückdruck, der auf den stationären Dichtungsring 3 wirkt, um Druck, der in der ersten dynamischen Druck aufbauenden Nutgruppe 71 (oder in der zweiten dynamischen Druck aufbauenden Nutgruppe 7&sub2;) und die vorgenannte dritte Dichtungsendflächendurchmesserlinie X&sub3;.
• Es ist an sich überflüssig, zu sagen, dass bei der Festlegung des Nut-Steg-Verhältnisses θ&sub1;/θ&sub2; in Umfangsrichtung, die Anzahl der L-förmigen Nuten 8 berücksichtigt werden muß, die die dynamischen Druck erzeugende Nutgruppe 8 bilden. Grundsätzlich ist bei Verwendung der gleichen Anzahl von L-förmigen Nuten 7 zur Bildung der dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppe 7 das Nut-Steg-Verhältnis θ&sub1;/θ&sub2; in Umfangsrichtung unabhängig vom Durchmesser der Drehwelle. Jeder der Schnittwinkel θ&sub1; und θ&sub2; ist abhängig von den Dichtungsbedingungen, wie dem Durchmesser der Drehwelle zur Beachtung des Nut-Steg-Verhältnisses θ&sub1;/θ&sub2; in Umfangsrichtung, wird jedoch generell mit folgenden Weiten gebildet θ&sub1; = 9 bis 17º und θ&sub2; = 14 bis 28º.
• Darüberhinaus ist bei jeder der obigen Ausführungsformen die Bildung der dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppe 7 so vorgesehen, dass bestmögliche Dichtungsfunktion unter Einschluß der Bildung der dynamischen Druckerzeugung und -wirkung angestrebt wurden.
• Weil die Funktion der Erzeugung dynamischen Druckes bei jeder der ersten dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppe 71 oder der zweiten dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppen 7&sub2; gleich sein soll, müssen deshalb zum Einstellen des Abstandes zwischen den Dichtungsendflächen 3a und 5a in Umfangsrichtung zumindest zwei erste dynamischen Druck erzeugende Nutgruppen für die normale Drehrichtung und zwei zweite dynamischen Druck erzeugende Nutgruppen für die Gegendrehrichtung vorgesehen sein. Werden zu viele dynamischen Druck erzeugende Nutgruppen 7 vorgesehen, so wird die Länge in Umfangsrichtung des dynamischen Druck erzeugenden Teiles 8a in Verbindung mit dem oben erwähnten Nut-Steg-Verhältniss in Umfangsrichtung 0&sub1;/0&sub2; kurz und die für die Ausbildung dynamischen Druckes notwendige Annäherungsdistanz kann nicht gewährleistet werden. Demzufolge ist die Anzahl der dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppen 7, wie sie allgemein gebildet werden, vorzugsweise 4 bis 24 abhängig von den Dichtungsbedingungen, wie dem Drehwellendurchmesser. Die Anzahl der dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppen 7 ist im Beispiel gemäß Fig. 2 16.
• Falls die Nuttiefe der L-förmigen Nut 8 nicht einheitlich ist und zu groß ist und die Druckdifferenz zwischen beiden Seiten des Dichtungsbereichs (innerer Durchmesser und äußerer Durchmesser) groß ist, steigt der Druckabfall vom tieferen Nutteil aus an und der dynamische Druck kann nicht für eine optimale Funktion bestimmt werden. Entsprechendes gilt auch für die Weite der Nuten. Demzufolge wird bei jeder der obigen Ausführungsformen jede L-förmige Nut 8 schwalbenschwanzförmig ausgebildet mit einer festen Nuttiefe D und einer Nutweite W und beide Werte sind wie folgt festgelegt D = 1 bis 4 um (vorzugsweise 1 bis 3 mm).
• Für die Festlegung der Nutweite W und der Nuttiefe D der L-förmigen Nut 8 ist es an sich nicht notwendig, zu sagen, dass die Abdichtungsbedingungen in Betracht gezogen werden müssen, wie der Drehwellendurchmesser. Insbesondere bei Vorliegen einer Drehwelle üblicherweise verwendeter Größe wird die Weite W der L-förmigen Nut vorzugsweise im oben angegebenen Bereich liegen, ist der Drehwellendurchmesser kleiner als allgemein üblich, so mag es vorteilhaft sein, die Weite W auf einen Wert unter 1 mm festzulegen (W beispielsweise auf etwa 0,5 mm festzulegen). Natürlich kann in einem solchen Fall die Anzahl der L-flörmigen Nuten 8 entsprechend gewählt werden und andere Kriterien sind in Betracht zu ziehen.
• Bei jeder in Figen. 3 bis 5 dargestellten Ausführungsform ist sowohl der Abstand P&sub1; in Umfangsrichtung zwischen den Fluideinlaßteilen, als auch der radiale Abstand P&sub2; zwischen den dynamischen Druck erzeugenden Teilen auf 0,5 mm bis 2,0 mm festgelegt. Der Abstand p in Umfangsrichtung zwischen den dynamischen Druck erzeugenden Nutgruppen 7&sub1; und 7&sub2;, die einander benachbart und beiderseits der ersten Dichtungsendflächendurchmesserlinie X&sub1; angeordnet sind, vorzugsweise so gering wie möglich, um eine möglichst große Anzahl von dynamischen Druck erzeuggenden Nutgruppen 7 anordnen zu können und vorzugsweise bei jeder der obigen Ausführungsformen auf 0,5 bis 3 mm festgelegt. Weil die Fluideinlaßteile 8a radial gerichtet sind, ändern sich die obigen Werte P&sub1; und P&sub2; in jeder Position in radialer Richtung. Die Positionen für die Anordnung von P und wird näherungsweise bestimmt. L-förmige Nuten 8 werden im Laserstrahlverfahren, Ätzverfahren, Druckstrahlverfahren oder auf beliebige andere Weise hergestellt.
• Um die Funktion der Erzeugung von dynamischem Druck zu verbessern, wird zusätzlich zu dem obengenannten Nut-Steg-Verhältnis θ&sub1;/θ&sub2; in Umfangsrichtung das Nut-Steg-Verhältnis b/B in radialer Richtung ein wichtiges Element, wobei b die Weite in radialer Richtung des Bereichesteiles ist, in demdynamischen Druck erzeugende Nutgruppen 7 den Dichtungsbereich bilden, während B die Dichtungsflächenweite ist, die die Weite des Dichtungsbereiches in radialer Richtung ist. Bei jeder der oben erwähnten Ausführungsformen ist das Nut-Steg-Verhältnis b/B in radialer Richtung auf 0,3 bis 0,7 festgelegt (vorzugsweise auf 0,4 bis 0,6). Das Balanceverhältnis ist angemessen festgelegt, abhängig von den Dichtungsbedingungen, wie dem Drehwellendurchmesser, bei jeder der obigen Ausführungsformen auf 0,7 bis 0,9.
• Die Erfindung ist nicht allein auf die oben erwähnten Ausführungsformen beschränkt, sondern Veränderungen und Modifikationen sind möglich sofern Geist und Prinzip der Erfindung nicht verlassen werden. Beispielsweise kann die Form der L-förmigen Nuten 8 derart verändert werden, dass der Fluideinlaßteil 8a schräg zu der Durchmesserlinie gerichtet ist, die durch den Mittelpunkt 0 der Dichtungsendfläche verläuft und der Teil, der dem Fluideinlaßteil 8a und den dynamischen Druck erzeugenden Teil 8b miteinander verbindet kann als Bogen ausgebildet sein. Auch ist es möglich, die dynamischen Druck erzeugende Nutgruppe 7 auf der stationärseitigen Dichtungsendfläche 3a auszubilden. Sind jedoch die Dichtungsringe 3 und 5 eine Kombination aus einem solchen aus weichem Material wie Kohlenstoff und einem solchen aus hartem Material wie Keramik, zementiertem Carbid und anderen Legierungen, so sollten die Dichtungsringe vorzugsweise aus hartem Material bestehen.

Claims (9)

1. Berührungsfreie Wellendichtungsvorrichtung in der Bauweise, dass eine gehäuseseitige Dichtungsendfläche (5a) und eine wellenseitige Dichtungsendfläche (5a) ohne einander zu berühren relativ zueinander drehbar sind mit einem Fluidfilm aus einem gedichtet dazwischen angeordneten Hochdruckfluid, wobei eine gerade Zahl dynamischen Druck erzeugender Nutengruppen (7) nahe beieinander in Umfangsrichtung auf einer Dichtungsendfläche angeordnet sind, wobei jede dynamischen Druck erzeugende Nutengruppe aus einer L-förmigen Schwalbenschwanznut (8) mit einem Fluid zuführenden Teil (8a), der sich in radialer Richtung von der Umfangskante der Hochdruckseite der genannten Dichtungsendfläche aus erstreckt, und einem dynamischen Druck erzeugenden Teil (8b) besteht, der sich in Umfangsrichtung vom Endabschnitt des Fluid zuführenden Teils aus erstreckt und wobei jede dynamischen Druck erzeugende Nutgruppe (7&sub1;, 7&sub2;) symmetrisch bezüglich jeder benachbarten dynamischen Druck erzeugenden Nutengruppe (7&sub2;, 7&sub1;) auf den beiden Seiten von dieser um eine erste Dichtungsendflächendurchmesserlinie (X&sub1;) herum angeordnet ist, die zwischen diesen Fluid zuführenden Teilen verläuft oder um eine zweite Dichtungsendflächendurchmesserlinie (X&sub2;), die zwischen diesen dynamischen Druck erzeugenden Nutengruppen verläuft,

dadurch gekennzeichnet,

dass jede Nut einheitliche Tiefe und Weite hat und das Nut- Steg-Verhältnis θ&sub1;/θ&sub2; in der Umfangsrichtung jeder dynamischen Druck erzeugenden Nutengruppe 0,5 bis 0,9 beträgt, wobei das Nut-Steg-Verhältnis das Verhältnis des Kreuzungswinkels θ&sub1; zwischen einer dritten Dichtungsendflächendurchmesserlinie (β), die entlang deren Fluideinlaßteil und einer vierten Dichtungsendflächendurchmesserlinie (X&sub4;), auf der der Endabschnitt des dynamischen Druck erzeugenden Teils liegt, zu dem Kreuzungswinkel θ&sub2; zwischen der vierten Dichtungsendflächendurchmesserlinie der benachbarten dynamischen Druck erzeugenden Nutengruppe, die den dynamischen Druck erzeugenden Teilen der vorgenannten dynamischen Druck erzeugenden Nutengruppe benachbart ist und der der vorgenannten dritten Dichtungsendflächendurchmesserlinie ist.

2. Berührungsfreie Wellendichtungsvorrichtung in der Bauweise, dass eine gehäuseseitige Dichtungsendfläche (5a) und eine wellenseitige Dichtungsendfläche (5a) ohne einander zu berühren relativ zueinander drehbar sind, mit einem Fluidfilm aus einem gedichtet dazwischen angeordneten Hochdruckfluid, wobei eine gerade Zahl dynamischen Druck erzeugender Nutengruppen (7) nahe beieinander in Umfangsrichtung auf einer Dichtungsendfläche angeordnet sind, wobei jede dynamischen Druck erzeugende Nutengruppe aus einer Mehrzahl L-förmiger Schwalbenschwanznuten (8) zusammengesetzt ist, von denen jede einen Fluid zuführenden Teil (8a), der sich in der radialen Richtung von der Umfangskante der Hochdruckseite der genannten Dichtungsendfläche aus erstreckt und einen dynamischen Druck erzeugenden Teil (8b) aufweist, der sich in der Umfangsrichtung vom Endabschnitt des genannten Fluid zuführenden Teils aus erstreckt, wobei der Endabschnitt des dynamischen Druck erzeugenden Teils der L-förmigen Nut auf einer vierten Dichtungsendflächendurchmesserlinie (X&sub4;) positioniert ist, wobei die genannten L-förmigen Nuten mit gleicher Steigung und ohne einander zu kreuzen angeordnet sind und wobei jede dynamischen Druck erzeugende Nutengruppe (7&sub1;, 7&sub2;) symmetrisch bezüglich jeder der benachbarten dynamischen Druck erzeugenden Nutzengruppe (7&sub2;, 7&sub1;) auf beiden Seiten der Gruppe dynamische Druck erzeugenden Nutzengruppe um eine erste Dichtungsendflächendurchmesserlinie (X&sub1;), die zwischen den Fluideinlaßteilen der dynamischen Druck erzeugenden Nutengruppe verläuft oder um die zweite Dichtendflächendurchmesserlinie (X&sub2;), die zwischen solchen dynamischen Druck erzeugenden Nutengruppen verläuft;

dadurch gekennzeichnet,

dass jede Nut einheitliche Tiefe und Weite hat, und dass das Nut-Steg-Verhältnis θ&sub1;/θ&sub2; in Umfangsrichtung 0,5 bis 0,9 beträgt, wobei dieses Nut-Steg-Verhältnis das Verhältnis des Kreuzungswinkels 81, gebildet zwischen einer dritten Dichtungsendflächendurchmesserlinie (X&sub3;), die zwischen den Fluideinlaßteilen der äußersten Seite und der genannten vierten Dichtungsendflächendurchmesserlinie (X&sub4;), auf der der Endabschnitt des dynamischen Druck erzeugenden Teiles hiervon positioniert ist, zu dem Kreuzungswinkel θ&sub2;, gebildet zwischen der vierten Dichtungsendflächendurchmesserlinie der benachbarten dynamischen Druck erzeugenden Nutengruppe, die den dynamischen Druck erzeugenden Teilen der vorgenannten dynamischen Druck erzeugenden Nutengruppe und der vorgenannten dritten Dichtungsendflächendurchmesserlinie, ist.

3. Berührungsfreie Wellendichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei 4 bis 24 dynamischen Druck erzeugende Nutengruppen in einer Dichtungsendfläche ausgebildet sind.

4. Berührungsfreie Wellendichtungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei jede dynamischen Druck erzeugende Nutengruppe aus 2 bis 4 L-förmigen Nuten gebildet ist.

5. Berührungsfreie Wellendichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Nutweite jeder L-förmigen Nut 1 bis 4 mm und die Nuttiefe 2 bis 15 sind.

6. Berührungsfreie Wellendichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Umfangsrichtungszwischenraum zwischen den benachbarten dynamischen Druck erzeugenden Nutengruppen, zwischen denen die erste Dichtendflächendurchmesserlinie verläuft, 0,5 bis 3 mm ist.

7. Berührungsfreie Wellendichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Nut-Steg-Verhältnis b/B innerhalb jeder dynamischen Druck erzeugenden Nutengruppe 0,4 bis 0,6 ist, wobei das Verhältnis durch Teilen der radialen Weite eines Bereiches, in dem die genannte dynamischen Druck erzeugenden Nutengruppe sich befindet, in einem Dichtungsbereich eines Ringbereiches, in dem beide Dichtungsendflächen sich überlappen, durch eine dichtende Stirnweite B erhalten wird, die die radiale Weite des Dichtungsbereiches ist.

8. Berührungsfreie Wellendichtungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei innerhalb jeder dynamischen Druck erzeugende Nutengruppe der Abstand zwischen den benachbarten Fluid führenden Teilen der benachbarten L-förmigen Nuten in Umfangsrichtung und der Abstand zwischen benachbarten dynamischen Druck erzeugenden Teilen in radialer Richtung jeweils 0,5 bis 2,0 mm beträgt.

9. Berührungsfreie Wellendichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei innerhalb jeder L-förmigen Nut der Fluid zuführende Teil linear ausgebildet ist derart, dass dieser Teil entlang einer Durchmesserlinie der Dichtungsendfläche verläuft und ein dynamischen Druck erzeugender Teil bogenförmig um die Mitte der Dichtungsfläche ist.