Zusatzpatent zum Hauptpatent Nr. 511385 Hydrostatische Wellendichtung
Das Hauptpatent betrifft eine durch den Arbeitsdruck beaufschlagte, hydrostatische Wellendichtung mit einem Dichtring und Arbeitsdrosselspälten, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zur Festlegung der axialen Lage des Dichtinges auf beiden Planseiten des Dichtringes je ein Arbeitsdrosselspalt vorgesehen ist, wobei beide Arbeitsdrosselspälte in Reihe miteinander verbunden sind, derart, dass sie entgegengesetzt öffnen und schliessen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Ausführungsform der hydrostatischen Wellendichtung des Hauptpatentes und betrifft eine durch den Arbeitsdruck beaufschlagte, hydrostatische Wellendichtung mit einem Dichtring und Arbeitsdrosselspälten, bei welcher zur Festlegung der axialen Lage des Dichtringes auf zwei Planflächen des Dichtringes je ein Arbeitsdrosselspalt vorgesehen ist, wobei beide Arbeitsdrosselspälte in Reihe miteinander verbunden sind, derart, dass sie entgegengesetzt öffnen und schliessen, und wobei zur Herabsetzung des Herstellungsaufwandes der Wellendichtung der Dichtring zweiteilig ausgebildet ist und die eine Dichtringspaltfläche auf dem einen Teil und die andere auf dem anderen Teil vorgesehen ist, derart,
dass die die Arbeitsdrosselspälte bildenden Planflächen des Dichtringes sich mindestens angenähert in einer Ebene befinden.
Die Erfindung bezweckt, diese Wellendichtung zur Durchführung eines Druckmediums von einem die Welle umgebenden Gehäuse zur Welle, die bezüglich des Gehäuses drehbeweglich ist, verwenden zu können.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass in der gleichen Ebene ein vom einen Arbeitsdrosselspalt durch einen ringnutförmigen Druckraum getrennter weiterer Drosselspalt als Druckflächenbegrenzungsspalt angeordnet ist und dass der Druckraum über Druckmediumleitungen mit der Welle und dem Gehäuse in Verbindung steht.
Zwei in Fig. 1 und 2 der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend erläutert, wobei Teile, die funktionell denjenigen des Hauptpatentes entsprechen, gleich bezeichnet sind. Ein Druckraum 4a in einer rotierenden Welle 1 soll mit einem Druckraum 4b in einem Gehäuse 2 in Verbindung gebracht werden, wobei ein Austreten des im Raum 4a-4b unter Arbeitsdruck stehenden Mediums in die druckfreien oder unter Niederdruck stehenden, zwischen Welle 1 und Gehäuse 2 gebildeten Räume 5 auf ein Mindestmass zu reduzieren ist. Dies wird durch die zwischen der Welle 1 und dem Gehäuse 2 eingeschobene, als Durchführung umgewandelte hydrostatische Dichtung erreicht.
Diese Durchführung besteht wiederum aus festen Kapselteilen, nämlich Sitzplatten 7, 8 und einem Distanzblech 10, welche Teile alle durch Schrauben 11 oder äquivalente Mittel zusammengehalten werden, und aus einem zweiteiligen, von den Kapselteilen umschlossenen Dichtring 12a, 12b, der über elastische Dichtungen 13a, 13b mit der Welle 1 drehmomentübertragend und dichtend verbunden ist, wobei die elastischen Dichtungen 13a, 13b ein leichtes axiales Verschieben und Taumeln des Dichtringes 12a, 12b erlaubt. Zwischen je einem Teil des Dichtringes 12a, 12b und je einer Sitzplatte 7, 8 werden zwei Arbeitsdrosselspälte, nämlich der druckseitige Spalt 14 und der leckseitige Spalt 15 erzeugt, die den Einlass bzw. Auslass eines Zwischendruckraumes 16 bilden.
Zwischen der Sitzplatte 8 und dem Dichtring 12a wird noch ein zusätzlicher Druckflächenbegrenzungsspalt 14a gebildet, wodurch der dem Dichtring zugewandte Druckraum auf die Ringnut 4c beschränkt wird. Die beiden Teile 12a und 12b des Dichtringes werden durch Schrauben 18 oder äquivalente Mittel zusammengehalten.
Die Funktionsweise der Anordnung in Fig. 1 kann wie folgt beschrieben werden: Die Arbeitsdrosselspälte 14 und 15 bilden einen Druckteiler dessen Zwischendruck dank dem Druckflächenbegrenzungsspalt 14a auf eine grössere Fläche wirkt, als der ihm anordnungsge mäss entgegengesetzte Arbeitsdruck in der Ringnut 4c, womit ein Kräftegleichgewicht zwischen der Arbeitsdruckkraft und der Zwischendruckkraft bei einer gewissen axialen Lage des Dichtringes 12 möglich wird.
Wird der Dichtring 12 aus dieser Gleichgewichtslage gegen die Sitzplatte 7 gestossen, so entsteht durch das Schliessen des leckseitigen Arbeitsdrosselspaltes 15 und das Öffnen des druckseitigen Arbeitsdrosselspaltes 14 eine Druckerhöhung im Zwischendruckraum 16, derart, dass eine der Störung entgegenwirkende Kraft entsteht und der Dichtring 12 in die Gleichgewichtslage zurückgeschoben wird. Im Falle einer Auslenkung in die andere Richtung bringt der gleiche Mechanismus den Dichtring ebenfalls in die gleiche Lage zurück; die Gleichgewichtslage ist demzufolge ein stabiler Ruhepunkt des Systems, wobei der Druckflächenbegren zungsspalt 14a im Regelmechanismus nicht mitwirkt.
Der unter Arbeitsdruck stehende Hauptflüssigkeitsstrom wird von der Wellenbohrung 4a durch eine Bohrung 20 in den Dichtringtellen 12a, 12b in die Ringnut 4c geleitet und von dort durch eine Bohrung 19 in der Sitzplatte 8 seiner Verwendung im Gehäusehohlraum 4b zugeführt; diese Durchflussrichtung kann natürlich umgekehrt werden.
Die Dichtigkeit wird an der Übergangsstelle Welle Durchführung und Durchführung-Gehäuse durch elastische Dichtungen 13a, 13b, bzw. 21a, 21b gewährleistet.
Treten axiale Verschiebungen der Welle 1 gegenüber dem Gehäuse 2 auf, so ist die Reibkraft der elastischen Dichtung oft zu gross, und beeinflusst dementsprechend den Regelmechanismus der Dichtung. Um diese Störquelle zu beseitigen, können Hohlschrauben-Einführungen, sogenannte Banjo-Einführungen, des Arbeitsmediums verwendet werden, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, in welcher entsprechende Teile gestrichen bezeichnet sind. Hierbei ist es aus konstruktiven Gründen günstiger, wenn die Durchführung umgekehrt betrieben wird. Die bisher festen Sitzplatten 7', 8' rotieren demnach mit der Welle 1' und der Dichtring 12a', 12b' bleibt sinngemäss gegenüber dem Gehäuse 2' ruhend.
Die nun zwischen Hohlzapfen 22' und den Sitzplatten 7', 8' erforderlichen elastischen Dichtungen 21a' und 21b' sind viel kleiner als die entsprechenden Dichtungen in Fig. 1 und erzeugen im Verhältnis zu den gleichbleibenden Regelkräften wesentlich kleinere Reibkräfte.
Ausserdem bilden die Zapfen 22 eine Zwangsmitnehmung der Dichtungen.
Die übrigen Teile der Durchführung bleiben funktionell gleich und sind dementsprechend gleich wie in Fig. 1 bezeichnet, wobei in Fig. 2 lediglich das Distanzblech 10' nun zwischen den beiden Teilen 12a' und 12b' des Dichtringes liegt.