WO2021069128A1

WO2021069128A1 - Dampfleckagen-kompaktdichtung

Info

Publication number: WO2021069128A1
Application number: PCT/EP2020/072132
Authority: WO
Inventors: Franz Pawellek; Marcel BERNER
Original assignee: Nidec Gpm Gmbh
Priority date: 2019-10-08
Filing date: 2020-08-06
Publication date: 2021-04-15
Also published as: US20220373086A1; DE102019126971A1; EP4042043A1; CN114555986A

Abstract

Es wird eine Wellendichtung (1) vorgeschlagen, die dazu eingerichtet ist, eine Welle (2) zwischen einer Kühlmittelseite (8) und einer trockenen Seite (9) in einer Wasserpumpe abzudichten. Die Wellendichtung (1) zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass ein kompressibler Volumenkompensator (7) zur Kompensation einer temperaturabhängigen Volumenschwankung bereitgestellt ist, der in Wechselwirkung mit dem Volumen eines Sperrfluids (6) stehend angeordnet ist.

Description

Beschreibung

Dampfleckagen-Kompaktdichtung

Die Erfindung betrifft eine Kompaktdichtung gegen Dampfleckagen, die bei Temperaturschwankungen oder Druckschwankungen zwischen einem flüssigen Medium ei nerseits und einem gasförmigen Medium andererseits der Kompaktdichtung, wie bei spielsweise an einem Durchbruch einer Pumpenwelle in einem Pumpengehäuse auftreten können.

Eine Wellendichtung unterliegt per se einem Reibungsverschleiß und einer Versprödung durch Druck- und Temperaturschwankung. Sie stellt oftmals den begrenzenden Faktor der Lebensdauer einer Pumpe dar. Im Falle einer Wasserpumpe eines Fahrzeugs kommt der Lebensdauer einer Flüssigkeitsabdichtung zwischen dem Förderstrom in einer Pumpenkammer und einem dahinterliegenden feuchtigkeitsempfindlichen Bauteil, wie einem Wellenlager oder einem elektrischen Antrieb eine große Bedeutung hinsichtlich der Betriebszuverlässigkeit eines Fahrzeugs zu.

Wellenlager, insbesondere Wälzkörperlager sind im Allgemeinen empfindlich gegen eindringende Feuchtigkeit, da die verwendeten Materialen, insbesondere geeignete Stähle der Wälzkörper und Laufbahnen, für die Anwendung in Feuchtigkeit nicht ausreichend korrosionsbeständig sind. Bei der Anwendung von Wellenlagem in einer Wasserpumpe muss das Wellenlager vor einem Eindringen einer Kühlmittelleckage aus dem Förderstrom der Wasserpumpe geschützt werden. An Lagerdichtungen treten jedoch stets geringe Leckagen auf. Das Eintreten einer Kühlmittelleckage führt durch Korrosion zur Herabsetzung der Oberflächengüte der Wälzkörper und Laufbahnen. Eine höhere Reibung an den Wälzkörpem kann durch entsprechende W ärmeentwicklung bis hin zum La gerschaden führen, was einen Defekt der Wasserpumpe nach sich zieht. Ebenso wie das Wellenlager muss ggf. auch ein als Pumpenantrieb eingesetzter Elektromotor vor einem Eindringen einer Kühlmittelleckage aus dem Förder ström der Wasserpumpe geschützt werden, insbesondere wenn ein Elektromotor vom Trockenläufertyp als Pumpenantrieb eingesetzt wird. In der Regel sind herkömmliche Wellenlager, wie z.B. Wälzlager durch radial dichtende Dichtungen, d.h. Dichtscheiben abgedichtet, die im Wellenlager integriert sind. Ferner sind aus dem Stand der Technik separate Dichtungsanordnungen bekannt, wodurch eine individuelle Anpassung der Abdichtungseigenschaft an anwendungsspezi fische Drücke und Abmessungen sowie eine größere Freiheit bei der Auswahl von La gertypen ermöglicht wird. Derartige separate Abdichtungen von Pumpenwellen zu statischen Bauteilen eines Gehäuses sind oftmals als Zweilippen-Systeme mit einem geringen Lippenabstand ausgeführt. In den Zwischenraum wird eine sehr kleine Menge Schmierfett als Initialschmierung eingefüllt. Allerdings ist nach einiger Zeit das Schmierfett aufgebraucht und eine Kühlmittelleckage dringt in den Zwischenraum ein. Die schlechtere S chmierwirkung des Kühlmittels führt zu einem erhöhten Verschleiß der Dichtlippen.

Ebenso sind aus dem Stand der Technik Lösungen bekannt, die in einem Pumpen aufbau eine Ablaufbohrung für unvermeidliche Leckagen hinter der Wellendichtung vorsehen. Ein derartiger Pumpenaufbau umfasst in der Regel eine Leckagekammer, die unterhalb der Pumpenwelle angeordnet ist, um eine angesammelte Leckage aufzufangen und beispielsweise durch eine feuchtigkeitsdurchlässige Membran nach außen verdunsten zu lassen. Derartige Aufbauten erfordern jedoch einen größeren Bauraum für die Le ckagekammer.

Zudem sind Leckagekammem nur begrenzt wirksam gegen sogenannten Dampfleckagen, die bei einer Erwärmung und einem Druckanstieg seitens eines flüssigen Fördermediums in der Pumpenkammer zu der Antriebsseite auftreten können. In diesem Fall entsteht ein Druckausgleich zwischen zwei axialen Seiten einer W ellendichtung. Bei ei ner Dampfleckage passieren Gasvolumina mit hohem F euchti gkeits gehalt die Wellendichtung während ein Druckausgleich eintritt. Im Gegensatz zu den Flüssigkeitstropfen eines Leckagestroms lassen dich die feinen Tröpfchen in den feuchtigkeitsbeladenen Gasvolumina nicht anhand der Schwerkraft an der Leckagekammer abscheiden und können sich als Kondensat auf einem dahinterliegenden Wellenlager, einem Elektromotor oder dergleichen niederschlagen. Darüber hinaus hängt die Lebensdauer von W ellendichtringen stark von den Schmierverhältnissen an der Dichtlippe ab. Eine trockenlaufende Dichtlippe oder eine Dichtlippe, die lediglich durch eine Kühlmittelleckage geschmiert wird, hat aufgrund des Reibwertes des fehlenden Schmierfilms oder eines nachfolgend erläuterten Phänomens eine kürzere Lebensdauer als Dichtlippen in einer Umgebung eines schmierölführenden Systems. Bei einer Schmierung von Dichtungslippen durch ein Kühlmittel wurde das Phänomen einer Belagbildung unter der dynamischen Dichtfläche der Dichtungslippe beobachtet, welche die Dichtungsfunktion nachhaltig beeinträchtigt. Die Ursache liegt darin, dass Leckagetropfen eines Kühlmittels nach einem Passieren der Dichtstelle verdampfen und kristalline Bestandteile aus dem Kühlmittel hinterlassen, die einen Belag auf der Welle bilden.

Demnach besteht für kompakt ausgeführte Pumpenaufbauten, wie Kühlmittelpumpen im Automotive-Bereich ein Bedarf an langlebigen Abdichtungslösungen zum Schutz von Wellenlagem, die eine kompakte Bauform ermöglichen. Genauer genommen besteht ein Bedarf an Wellendichtungen, die neben einer zuverlässigen Flüssigkeitsabdichtung auch einen kompakten Bauraum des Dichtungssystems, d.h. insbesondere ohne weitere konstruktive Maßnahmen am Pumpenaufbau neben der Wellendichtung, ermöglichen.

Eine zum Anmeldetag dieser Patentanmeldung noch nicht veröffentlichte Patentan meldung DE 10 2018 131 588.0 derselben Anmelderin betrifft eine Wellendichtung zur Flüssigkeitsabdichtung einer Welle, vorzugsweise in Wasserpumpen, die von einem trockenlaufenden Elektromotor angetrieben werden. In der Wellendichtung ist als Schmier stoffdepot ein sogenanntes Solid-Oil vorgesehen, das neben der Schmierfunktion zugleich eine Dichtungsfunktion zwischen einer nassen und einer trockenen Seite erfüllt.

Es besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen alternativen Auf bau einer langlebigen Wellendichtung zu schaffen, die dahingehend fortgebildet ist, dass eine erhöhte Abdichtungswirkung gegen Dampfleckagen bereitstellt ist.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Wellendichtung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass ein kompressibler V olumenkompensator zur Kompensation einer temperaturabhängigen V olumenschwankung bereitgestellt ist, der in Wechselwirkung mit dem Volumen eines Sperrfluids stehend angeordnet ist.

Die Erfindung sieht erstmals vor, in einer Wellendichtung einen kompressiblen Volumenkompensator zur Kompensation einer temperaturabhängigen Volumenschwankung eines Sperrfluids zu verwenden.

Der kompressible V olumenkompensators gleicht eine durch einen Temperaturanstieg bedingte V olumenzunahme des Sperrfluids aus. Somit kann ein Anstieg eines In nendrucks in der Wellendichtung bzw. einer Druckdifferenz zwischen der Wellendichtung und einer Außenseite der Wellendichtung begrenzt werden.

Die erfindungsgemäße Bereitstellung des V olumenkompensators wirkt daher bei hohen Betriebstemperaturen einem Verlust des Sperrfluids entgegen sowie beim Abkühlen einem möglichen Eintrag einer Dampfleckage aufgrund eines verlorenen Sperrfluidvolumens entgegen. Ferner bleibt ein Volumen der Befüllung des Sperrfluids, die eine Sperre gegen Dampfleckagen darstellt, lange bestehen.

Der erfmdungsgemäße, kompressible Volumenkompensators stellt unter Einsatz eines kompressiblen Mediums eine zuverlässige und kostengünstige Realisierungsmöglichkeit der gewünschten Funktion dar und ermöglicht eine kompakte Bauweise des Volumenkompensators. Der Aspekt der kompakten Bauweise ermöglicht wiederum eine Integration des Volumenkompensators in der Wellendichtung, d.h. insbesondere eine Integration einer erhöhten Abdichtungswirkung gegen Dampfleckagen in der Wellendich tung.

Durch eine Auslegung eines elastischen Verhaltens des erfmdungsgemäßen kom pressiblen Volumenkompensators lässt sich eine druckabhängige Funktion der Volumenkompensation ohne einen Bedarf an Regelungs- und Steuerungsmitteln in einfacher Weise vorbestimmen und auf die B etriebsbedingungen des Anwendungsfalls optimieren. Die Wellendichtung beansprucht wenig Bauraum und erfordert keine weiteren konstruktiven Sicherheitsmaßnahmen wie eine Leckagekammer im Pumpenaufbau. Demzufolge eignet sich die Wellendichtung für den Einsatz als eine gegen Dampfleckagen ab gedichtete Wellendichtung, d.h. als einzige Einheit zur Abdichtung einer Pumpenwelle, in elektrisch angetriebenen Wasserpumpen.

Durch den Wegfall einer Leckagekammer kann eine Wasserpumpe in beliebigen Lagen verbaut werden. Ferner kann ohne eine Leckagekammer eine Abmessung der Wellendichtung vergrößert werden und ein Volumen des Sperrfluids ausreichend dimensio niert werden.

Zudem können Labyrinthdichtungen oder ähnlich strukturierte Dichtungen durch günstigere Wellendichtungen mit einer vergleichsweise einfach gestalteten Dichtungslippe ersetzt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfmdungsgemäßen Wellendichtung sind Gegen stand der abhängigen Ansprüche.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der V olumenkompensator einen Körper umfassen, der aus einem kompressiblen Material ausgebildet ist. Durch diese Ausgestaltung können eine lageunabhängige Fixierung und eine relativ temperaturunempfindliche elastische Eigenschaft des kompressiblen Volumenkompensators realisiert werden.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der kompressible V olumenkompensator als ein Gaspolster ausgebildet sein. Durch diese Ausgestaltung kann eine besonders einfache und kostengünstige Bereitstellung des V olumenkompensators realisiert werden.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Sperrfluid ein Schmieröl oder ein Schmierfett sein. Durch die Verwendung eines Schmierstoffes als Sperrfluid kann eine Schmierung der Dichtlippen der Radialdichtungen auf dem Wellenumfang verbessert und demzufolge die Lebensdauer der Wellendichtung verlängert werden. Ferner sind Schmierstoffe in verschiedenen anwendungsoptimierten Viskositäten kostengünstig verfügbar.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Wellendichtung ferner ein Dichtungs gehäuse aufweisen, das die primäre Radialdichtung, die sekundäre Radialdichtung, die Abstandshülse, das Volumen des Sperrfluids und den kompressiblen V olumenkompen- sator umfasst. Dadurch wird eine maßhaltige und fluchtende Montage der Bestandteile der Wellendichtung unabhängig von einer typenspezifischen Geometrie eines umgeben den Pumpengehäuses oder dergleichen vereinfacht sowie eine Bereitstellung als eine Einheit bzw. Baugruppe ermöglicht.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Dichtungsgehäuse zu einer axialen Seite radial einwärts gekröpft sein. Durch diese Ausgestaltung wird eine Montage der Bestandteile der Wellendichtung in dem Dichtungsgehäuse vereinfacht.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann ein Dichtring jeweils zwischen dem Dichtungsgehäuse und der primären Radialdichtung sowie zwischen dem Dichtungsgehäuse und der sekundären Radialdichtung angeordnet sein. Hierdurch wird der Freiraum, der durch die Füllung des Sperrfluids eingenommen wird, seitens einer statischen Dichtfläche der Radialdichtungen besser gegen eine Leckage des Sperrfluids abgedichtet.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung können die primäre Radialdichtung, die sekun däre Radialdichtung und die Abstandshülse mittels eines Klemmrings in dem Dichtungs gehäuse fixiert sein. Durch den Klemmring kann eine schnelle und einfache Montage der Bestandteile der Wellendichtung in dem Dichtungsgehäuse mittels einer Presspassung oder dergleichen umgesetzt werden.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung können eine Dichtlippe der primären Radialdichtung und eine Dichtlippe der sekundären Radialdichtung in Bezug zu einem Wellenumfang in Richtung der Kühlmittelseite weisend ausgebildet sein. Durch diese Ausgestaltung wird eine Dichtungseigenschaft in Bezug auf eindringende Schmutzpartikel von der Kühlmittelseite zur Innenseite sowie in Bezug auf eine Leckage des Sperrfluids zur Luftseite erhöht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in einer Wasserpumpe angewendeten Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig.l einen Längsschnitt der Wellendichtung gemäß einer Ausfiihrungsform der Erfindung; und

Fig.2 einen Querschnitt der Wellendichtung gemäß der gleichen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Wellendichtung 1, die in einem Pumpengehäuse einer nicht dargestellten Wasserpumpe zwischen einer Pumpenkammer und einer Wellendichtung sowie einem Elektromotor angeordnet ist. Die Wellendichtung 1 ist dazu ausgelegt, eine zu lagernde Welle 2 der Pumpe zwischen einer Kühlmittelseite 8, die einem flüssigen Medium, wie einem Kühlwasser in einer Pumpenkammer entspricht, und einer Luftseite 9, die einer Antriebsseite mit dem Elektromotor entspricht, abzudichten. Die Wellendichtung 1 ist insbesondere dazu ausgelegt, dass ein flüssiges Medium auch bei einer Druckdifferenz zwischen der Kühlmittelseite 8 und der Luftseite 9 nicht in Form einer Dampfleckage durch die Wellendichtung 1 axial hindurch tritt.

Die Wellendichtung umfasst ein Dichtungsgehäuse 10, eine primäre Radialdichtung 3 zu der Kühlmittelseite 8, eine sekundäre Radialdichtung 4 zu der Luftseite 9, eine dichtungswirksame Füllung eines Sperrfluids 6 sowie einen kompressiblen Volumenkompensator 7.

Das Dichtungsgehäuse 10 fixiert die primäre Radialdichtung 3 und die sekundäre Radialdichtung 4 relativ zu einander und hält das umfasste Volumen des Sperrfluids 6. Das Dichtungsgehäuse 10 weist einen zylindrischen Mantel auf, der zu einem axialen Ende, das zu der Luftseite 9 gerichtet ist, eine einseitige Kröpfung zu einer radialen In nenseite umfasst. Zu der Kühlmittelseite 8 ist ein offener Querschnitt an dem Dichtungs gehäuse 10 vorgesehen, durch den u.a. die Radialdichtungen 3, 4, eingeführt und montiert werden.

Die Radialdichtungen 3, 4, bilden eine statische Dichtungsfläche zu dem Dichtungsgehäuse 10 und eine dynamische Dichtungsfläche in Form einer Dichtungslippe zu dem Umfang der Welle 2. Die Dichtungslippe der primären Radialdichtung 3 ist axial zur Außenseite der Wellendichtung 1, d.h. zur Kühlmittelseite 8 geneigt, und die Dichtungslippe der sekundären Radialdichtung 4 ist axial zur Innenseite der Wellendichtung 1 geneigt.

Die sekundären Radialdichtung 4 ist durch eine axiale Eingrenzung gegen die Kröpfung des Dichtungsgehäuses 10 fixiert. Eine Abstandshülse 5, die in das Dichtungsgehäuse 10 eingeschoben ist, legt einen Abstand zwischen der sekundären Radialdichtung 4 und der primären Radialdichtung 3 fest. Ein Klemmring 12, der abschließend in das Dichtungsgehäuse 10 eingesetzt wird, fixiert die primäre Radialdichtung 3 durch eine axiale Eingrenzung gegen die Abstandshülse 5. Zwischen den axialen Enden der Abstandshülse 5 und den Radialdichtungen 3, 4 sind ferner Dichtungsringe 11 angeordnet, welche die radial äußeren, statischen Dichtungsflächen der Radialdichtungen 3, 4 gegen das Dichtungsgehäuse 10 zusätzlich abdichten. In der Wellendichtung 1 ist über die axiale Erstreckung der Abstandshülse 5 ein kompressibler Volumenkompensator 7 zwischen der primären Radialdichtung 3 und der sekundären Radialdichtung 4 angeordnet.

Ein Freiraum, der in dem Dichtungsgehäuse 10 zwischen der primären Radialdichtung 3 und der sekundären Radialdichtung 4 sowie zu einer Kontaktfläche des kompres- siblen Volumenkompensator 7 verbleibt, wir durch das Volumen eines Sperrfluids 6 vollständig eingenommen. In der vorliegenden Ausführungsform wird für das Sperrfluid 6 ein Schmieröl, beispielsweise aus einem synthetischen Kohlenwasserstoff, einem Silikonöl, einem Estheröl oder dergleichen verwendet, dessen Viskosität vorzugsweise höher als die Viskosität des Kühlmittels auf der Kühlmittelseite 8 ist. Das Sperrfluid 6 bewirkt eine hermetische Abdichtung der Wellendichtung 1, da das Volumen des befüllten Sperrfluids 6 mit dem Wellenumfang der primären Radialdichtung 3 und der sekundären Radialdichtung 4 in Kontakt steht. Ferner schmiert das Sperrfluid 6 die Dichtungslippe der primären Radialdichtung 3 auf der Kühlmittelseite 8 und die Dichtungslippe der sekun dären Radialdichtung 4 auf der Luftseite 9.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, weist der kompressible V olumenkompensator 7 eine prismatische Form mit einer konvex gekrümmten Fläche und einer ebenen Fläche auf, die im Wesentlichen parallel zur Welle 2 verlaufen. Die gekrümmte Fläche des Volumen kompensators 7 ist kongruent zu einer Innenfläche des zylindrischen Mantels des Dichtungsgehäuses 10 ausgebildet. Die ebene Fläche des Volumenkompensators 7 liegt radial einwärts von der gekrümmten Fläche und schließt den Körper des Volumenkompensators 7 an parallel verlaufenden Kanten der konvexen Krümmung ab.

Der kompressible V olumenkompensator 7 besteht in der vorliegenden Ausfüh rungsform aus einem flexiblen, nicht sorptionsfähigen Material. Vorzugsweise ist der Körper des kompressiblen Volumenkompensators 7 aus einem Zellgummi, wie einem geschäumten, geschlossenzeiligen Elastomer hergestellt. Elastomere bzw. Zellkautschuk weisen eine geeignete Elastizität auf, um durch eine Wärmeausdehnung des in Kontakt stehenden Volumens des Sperrfluids 6 komprimiert zu werden. Zudem sind schaumfor- mige Elastomere in verschiedenen Härtegraden kostengünstig verfügbar. Die geschlossenzeilige Struktur verhindert, dass sich der Elastomer nicht wie ein Schwamm mit dem Sperrfluid sättigt und infolgedessen annähernd inkompressibel wird.

Im Betrieb der nicht dargestellten Wasserpumpe, in der die Wellendichtung 1 angeordnet ist, wird ein von der Wasserpumpe gefördertes Kühlmittel durch eine Verbren nungsmaschine, einen elektrischen Traktionsmotor oder dergleichen erwärmt. Das Kühl mittel erwärmt das Pumpengehäuse und schließlich die Wellendichtung 1 sowie das Sperrfluid 6. Damit einher geht eine V olumenzunahme des Sperrfluids 6 bzw. ein Druckanstieg in der Wellendichtung 1. Durch die Kompressibilität des Körpers bzw. des Medi ums, das den kompressiblen Volumenkompensators 7 bildet, wird ein aufgrund der tem peraturabhängigen Volumenänderung des Sperrfluids 6 ansteigender Innendruck in der Wellendichtung 1 begrenzt. Allerdings ist eine Kompressibilität derart eingestellt, dass der temperaturabhängige Innendruck in der Wellendichtung 1 zumindest größer als ein temperaturabhängiger Dampfdruck des Kühlmittels im Betrieb ist. Eine Druckdifferenz zwischen dem höheren Innendruck in der Wellendichtung 1 gegenüber der Kühlmittelseite 8 ist vorzugsweise auf bis zu 1 bar eingestellt. Ein derartiger Bereich von Druckdif ferenzen kann von der primären Radialdichtung 3 langfristig ohne B eeinträchti gungen aufgenommen werden.

Durch die Kompensation einer Volumenzunahme wird ein Auslaufen des Sperrflu- ids 6 bzw. ein langfristiger Verlust der Füllung des Sperrfluids 6 durch zahlreiche Druck anstiege in der Wellendichtung 1 unterbunden. Da andererseits eine positive Druckdiffe renz zwischen dem Sperrfluid 6 in der Wellendichtung 1 und der Kühlmittelseite 8 anliegt, kommt es zu keiner Anregung von Leckagen des Kühlmittels in die Wellendichtung 1. Eine geeignete Viskosität des Sperrfluids 6, die vorzugsweise höher als diejenige des Kühlmittels ist, unterdrückt eine Diffusion von Blasen unter dem Dampfdruck des Kühlmittels und somit eine dementsprechende Migration von Blasen einer gasförmigen Dampfleckage des Kühlmittels in oder durch die Wellendichtung 1. Darüber hinaus führt der Druck des Sperrfluids 6 in der Wellendichtung 1 zu einer optimierten hydrodynamischen Schmierung der Dichtlippe der sekundären Radialdichtung 4, welche annähernd verschleißfrei auf der Luftseite 9 des trockenlaufenden Elektromotors der Wasserpumpe läuft.

In der dargestellten Ausführungsform werden ein Elastizitätsmodul eines geschlos- senzelligen, geschäumten Elastomers für den kompressiblen Volumenkompensators 7 sowie ein Verhältnis von dessen Körpervolumen zu dem Volumen des Sperrfluids 6 in Abhängigkeit von Parametern gewählt, die eine spezifische V olumenänderung des Sperrfluids 6, eine Tempertaturdifferenz eines Betriebstemperaturbereichs des Kühlmittels sowie einen Weg und eine Partialkraft entlang einer Verschiebung einer V olumengrenzfläche zwischen dem Volumenkompensator 7 und dem Sperrfluid 6 umfassen.

Das Sperrfluid 6 ist ferner nach einer Eigenschaft ausgewählt, dass ein temperaturabhängiger Dampfdruck des Sperrfluids 6 innerhalb des Betriebstemperaturbereichs des Kühlmittels kleiner als ein Luftdruck auf der Luftseite 9 ist. Somit wird eine Dampfleckage zu der Luftseite 9 unterbunden.

Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Wellendichtung 1 mit Dichtungsanordnung in abweichenden Ausführungsformen realisiert werden, die ebenfalls dem Kern der Erfindung entsprechen und nachstehend Teil der Offenbarung sind.

In einer alternativen, besonders einfach und günstig herzustellenden Ausführungsform wird der Körper des kompressiblen Volumenkompensators 7 aus einem Gaspolster bzw. einem Luftpolster gebildet, das in einem Freiraum über dem Volumen des Sperrflu- ids 6 und zwischen der Innenfläche des zylindrischen Mantels des Dichtungsgehäuses 10 sowie den Radialdichtungen 3, 4 eingegrenzt verbleibt. Das Gaspolster weist im Bereich der Betriebstemperaturen ebenfalls ein geeignetes kompressibles Verhalten auf, das zur Kompensation von Volumenschwankungen des Sperrfluids 6, d.h. insbesondere zum Ausgleich einer V olumenzunahme des auf Betriebstemperatur gebrachten Sperrfluids 6 genutzt werden kann.

In weiteren alternativen Ausführungsformen kann der kompressible Volumenkompensator 7 eine andere Form als eine prismatische Form aufweisen. Beispielsweise kann der kompressible V olumenkompensator 7 aus einem ringförmigen Körper oder einer beliebigen einteiligen Form eines kompressiblen Mediums gebildet werden. Ebenso kann der kompressible Volumenkompensator 7 aus einer Mehrzahl von Körpern oder einer partikelartigen Verteilung von kugelförmigen oder sonstigen kleinen Körpern des kom pressiblen Mediums innerhalb der Füllung des Sperrfluids 6 bereitgestellt sein.

Ferner kann die erfindungsgemäße Wellendichtung 1 in einer alternativen Ausführungsform ohne das Dichtungsgehäuse 10 realisiert werden. In diesem Fall werden die Bestandteile der Wellendichtung 1 nacheinander in einem Gehäuseabschnitt einer Pumpe bzw. eines umgebenden Systems eingesetzt und fixiert, wobei ein Freiraum, der von dem Volumen des Sperrfluids 6 eingenommen wird, zwischen den Bestandteilen der Wellendichtung 1 in dem umgebenden Gehäuseabschnitt oder System gebildet wird. Bezugszeichenliste:

Wellendichtung

Welle primäre Radialdichtung sekundäre Radialdichtung Abstandshülse Sperrfluid kompressibler V olumenkompensator Kühlmittelseite

Luftseite

Dichtungsgehäuse

Dichtungsring

Klemmring

Claims

Ansprüche

Wellendichtung (1), eingerichtet zur Abdichtung einer Welle

(2) zwischen einer Kühlmittelseite (8) und einer trockenen Seite (9) in einer Wasserpumpe, aufwei send: eine primäre Radialdichtung (3) zur Abdichtung eines Wellenumfangs zu der Kühlmittelseite Seite (8); eine sekundäre Radialdichtung (4) zur Abdichtung des Wellenumfangs zu der trockenen Seite (9); eine Abstandshülse (5), die sich zwischen der primären Radialdichtung (3) und der sekundären Radialdichtung (4) erstreckt; und ein Sperrfluid (6), wobei ein Volumen des Sperrfluids (6) einen Freiraum zwischen der primären Radialdichtung

(3) und der sekundären Radialdichtung (4) einnimmt; dadurch gekennzeichnet, dass ein kompressibler Volumenkompensator (7) zur Kompensation einer temperaturabhängigen Volumenschwankung bereitgestellt ist, der in W echsel Wirkung mit dem Volumen des Sperrfluids (6) stehend angeordnet ist.

Wellendichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der kompressible V olumenkompensator (7) einen Körper umfasst, der aus einem kompressiblen Material ausgebildet ist.

Wellendichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der kompressible Volumenkompensator (7) als ein Gaspolster ausgebildet ist.

4. Wellendichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sperrfluid ein Schmieröl oder ein Schmierfett ist.

5. Wellendichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend ein Dichtungsgehäuse (10), das die primäre Radialdichtung (3), die sekundäre Radialdichtung (4), die Abstandshülse (5), das Volumen des Sperrfluids (6) und den kompressiblen Volumenkompensator (7) umfasst.

6. Wellendichtung (1) nach Anspruch 5, wobei das Dichtungsgehäuse (10) zu einer axialen Seite radial einwärts gekröpft ist.

7. Wellendichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, wobei ein Dichtring (11) jeweils zwischen dem Dichtungsgehäuse (10) und der primären Radialdichtung (3) sowie zwischen dem Dichtungsgehäuse (10) und der sekundä- ren Radialdichtung (4) angeordnet ist.

8. Wellendichtung (1) nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, wobei die primäre Radialdichtung (3), die sekundäre Radialdichtung (4) und die Abstandshülse (5) mittels eines Klemmrings (12) in dem Dichtungsgehäuse (10) fixiert sind.

9. Wellendichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Dichtlippe der primären Radialdichtung (3) und eine Dichtlippe der sekundären Radialdichtung (4) in Bezug zu einem Wellenumfang in Richtung der Kühlmittelseite (8) weisend ausgebildet sind.