EP0523004A2 - Abdichtung an einem rotierenden Körper - Google Patents

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EP0523004A2
EP0523004A2 EP92810496A EP92810496A EP0523004A2 EP 0523004 A2 EP0523004 A2 EP 0523004A2 EP 92810496 A EP92810496 A EP 92810496A EP 92810496 A EP92810496 A EP 92810496A EP 0523004 A2 EP0523004 A2 EP 0523004A2
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EP
European Patent Office
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sealing ring
sealing
housing
enclosing
space
Prior art date
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EP92810496A
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English (en)
French (fr)
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EP0523004B1 (de
EP0523004A3 (en
Inventor
Otto Kraic
Frank Obrist
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daimler Benz AG
Original Assignee
TES WANKEL TECHNISCHE FORSCHUNGS- und ENTWICKLUNGSSTELLE LINDAU GmbH
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Publication date
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Publication of EP0523004A2 publication Critical patent/EP0523004A2/de
Publication of EP0523004A3 publication Critical patent/EP0523004A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C19/00—Sealing arrangements in rotary-piston machines or engines
    • F01C19/02—Radially-movable sealings for working fluids
    • F01C19/04—Radially-movable sealings for working fluids of rigid material

Definitions

  • the invention relates to a seal on a rotating body and a housing enclosing it, with a sealing ring enclosed in the rotating body or the housing, which rests with its inner or outer circumference on the rotating body or the housing, the space enclosing the sealing ring being wider is than the sealing ring, so that it is axially displaceable in the enclosing space and is held displaceably on the rotating body or the housing by static friction on its inner or outer peripheral surface.
  • a known seal of the type mentioned the arrangement of which is shown schematically, for example, in FIG. 6 of DE-B-34 32 915 (US Pat. No. 4,714,417) on the outer rotor of a rotary lobe machine, has the disadvantage that its sealing ring is separated by the Pressure of the gaseous medium to be sealed is pressed against a sealing counter surface, so that friction losses occur and high wear occurs on the unlubricated or only minimally lubricated sealing surfaces.
  • This disadvantage has an effect particularly on very fast rotating bodies with peripheral speeds of more than 20 m / sec.
  • the sealing of very fast rotating bodies is therefore usually done contact-free using sealing gaps or labyrinth seals.
  • FR-A-2 602 847 proposed to largely compensate for the pressure of the medium to be sealed on the sealing ring and also to build up a hydrodynamic pressure on both sides of the sealing ring so that it is pushed into a middle position and held there.
  • This hydrodynamic pressure is achieved by a suitable, for example spiral surface profiling on the rapidly rotating surfaces, which enclose the sealing ring between them at a distance.
  • the sealing effect of such a seal is incomplete in spite of its high construction effort, so that losses of compressed gas and lubricant are inevitable.
  • the invention has for its object to find a seal for rotating bodies that allows particularly tight sealing gaps without significant wear, that can be realized with little manufacturing effort, that can nevertheless be carried out advantageously for large diameters and that has a good effect in a small space, so that the efficiency of the machine having the seal is increased.
  • This object is achieved according to the invention in that the static friction force is greater than the resulting axial force of the pressure of the medium to be sealed acting on the side faces of the sealing ring, so that an annular gap space is present between these two side faces and the surfaces of the enclosing space opposite them and the sealing ring is flowed around in the manner of a labyrinth seal from the medium to be sealed, the sealing ring automatically opening one through brief mechanical contact with the surfaces of the enclosing space between these surfaces centered non-contact position.
  • the method for solving this problem is characterized in that the radial spring force acting on the sealing ring is determined such that the resulting axial force of static friction on the outer or inner circumference of the sealing ring is always greater than the pressure acting on the sealing ring in the axial direction medium to be sealed, but the sealing ring is axially displaceable to overcome the adhesive force when it comes into contact with a housing surface, so that the sealing takes place without contact in the manner of a labyrinth seal at sealing gaps between the sealing strip and the housing.
  • the sealing ring is automatically pushed into a centered ideal position between these adjacent surfaces by the relative rotation between it and the adjacent surfaces of the enclosing space by brief start-up with direct mechanical contact, which would not be achievable by measurement and precision assembly .
  • the relatively strong static friction on the adhesive circumference of the sealing ring is overcome, while it cannot be overcome by the pressure of the medium to be sealed.
  • the space enclosing the sealing ring can thus be dimensioned more narrowly than was previously possible, and a start-up resulting from the manufacturing tolerances and / or thermal expansions occurs only briefly as a result of the sealing ring evading, without the risk of seizing on the sealing ring or of continuing Wear is given.
  • the seal can thus be called a self-adjusting or dynamic labyrinth seal, and the sealing ring accordingly forms a labyrinth element.
  • a plurality of sealing rings can also follow one another in the axial direction, each of which is assigned an enclosing space.
  • the part referred to as the housing can also rotate at a different rotational speed, because a seal according to the invention is general suitable for sealing between two bodies rotating relative to each other.
  • the sealing ring can be produced in the manner of a conventional piston ring made of cast iron, steel or other metallic or non-metallic materials without or with an overlap joint or also without a joint.
  • a sealing ring with a joint it is preferably provided with a higher cross section in the radial direction and with means for pressure compensation between the two ring sides in order to achieve sufficient spring force.
  • the sealing ring can also have a slight excess compared to the space surrounding it or the housing, i.e. be held by a slight press fit.
  • the sealing ring can also enclose the rotating body with a preload which enables the displacement, if it can be mounted in this way, for example by means of a divided housing of the enclosing space.
  • the seals 5, 6 provided for this purpose have a sealing ring 8 enclosed in a groove 7 in the form of a groove 7 of these side parts 3, 4 of the outer rotor 2, which with its outer circumferential surface 9 lies firmly against the circular cylindrical inner surface 10 of the machine housing 11 with frictional engagement.
  • the lateral, radially directed, annular surfaces 13, 14 of the space 7 surrounding the sealing ring or other identically arranged ring surfaces forming a corresponding enclosing space 7 for a sealing ring 8 are spaced apart from each other, which is just sufficient to enable a contactless relative rotary movement when the sealing ring 8 is ideally centered and the wobble movements are aligned, so that correspondingly minimal gap spaces are available for the gap seal.
  • This position of the sealing ring 8 could not be achieved by an exact assembly of the sealing ring 8, but rather is achieved automatically by starting on both sides against the enclosing groove surfaces 13, 14 at the start of the relative rotary movement, by the frictional engagement or the press fit between the surfaces 9, 10 on the circumference of the sealing ring is temporarily overcome by the corresponding mechanical forces.
  • the ring surfaces 17, 18 delimiting the sealing gaps 15, 16 are preferably limited to a narrow area and on the remaining part of the sealing ring sides there are free spaces 20, 21 for pressure compensation between the two sealing ring sides.
  • the free spaces 20, 21 are formed by undercuts of the sealing ring sides forming a shoulder 19 on both sides.
  • a free space 21 is provided only on one side and on the low-pressure side of the sealing ring 8.
  • free spaces 20 ′, 21 ′ can be formed according to FIG. 7 by inclined surfaces 22, 23 or conical surfaces on one or both sides of the sealing ring 8.
  • a circumferential groove 25 with a radially directed cross section is provided in the surface 24 held by static friction. This causes a reduction in the contact surface of the static friction, so that the surface pressure is increased.
  • the formation of a lubricating film that changes the static friction force is made more difficult, which could reach the sealing ring (8), for example, from the bearing and gearwheel lubrication of the machine according to FIG.
  • discharge openings preferably lead 26 out of the groove space to the low pressure side of the sealing ring (8) so that no pressure of gas or lubricant can build up in the groove space.
  • FIG. 9 shows an embodiment of the seal, in which a sealing ring 8 is used, which itself has no profiling of its side surfaces to form free spaces, because there free spaces 20 ⁇ , 21 ⁇ are formed in the side surfaces 31, 32 of the enclosing space.
  • the sealing ring 8 has a wider cross-sectional area 31 that is laterally delimited by contact surfaces 29, 30, so that a contact on the narrow ring surfaces 17, 18 delimiting the sealing gap 15, 16 on the surfaces 13, 14 of the surrounding groove space 7 and thus its damage is prevented.
  • the contact surfaces 29, 30 contribute to the sealing and consequently the pressure of the medium can cause an uncontrolled displacement against a surface 13, 14 of the enclosing groove space
  • the two sides of the sealing ring 8 are through ducts 32, 33 and / or ducts 34 connected to each other.
  • wedge-shaped, sliding shoe-like elevations 35 can be provided on the contact surfaces 29, 30, as shown in FIG. 12, which support the formation of a sliding film on contact with the surfaces 13, 14 of the enclosing space 7 and thus the automatic centering of the sealing ring 8 in enclosing space 7 without significant wear or even an erosion, facilitate.
  • the side surfaces 36, 37 of a sealing ring were subsequently provided with a circular tool 38 with radially directed grooves 39 of shallow depth, such as, for example, by means of a cup-shaped grinding wheel 38 indicated by the circular lines in FIG. 14 or by means of a Such milling tool can be produced.
  • These grooves 39 enable pressure equalization, similar to, for example, the free spaces 20, 21 according to FIG. 2.
  • the avoidance of flat side surfaces of the sealing ring 8 in the narrowly dimensioned groove space 12 eliminates the risk of the sealing ring 8 seizing when it strikes against a side surface 13, 14 of the groove space 7.
  • FIGS. 13 to 15 show an embodiment in which an effect comparable to that of FIGS. 13 to 15 is achieved by slight bending deformations of the sealing ring 8, as shown by the exaggerated bends 40, 41, 42.
  • Such a wave-shaped sealing ring 8 also brings about an improved sealing in the circumferential direction of the sealing ring 8.
  • the sealing ring 8 can either with its outer circumferential surface 9 in accordance with FIGS. 2, 3 and 6 to 18, or with its inner circumferential surface 12 in accordance with FIG. 4, 5 on one of the bodies to be sealed against one another with static friction abut, the body to which the sealing ring 8 adheres preferably the stationary body, ie 1 is the machine housing 11, although it can also be provided as adhering to the rotating body. In the latter case, however, the centrifugal forces acting on the sealing ring 8 should be taken into account in order to ensure that the sealing ring 8 can shift into a centered position even at high rotational speeds. Furthermore, it is irrelevant to the function of the invention whether the sealing ring 8 encloses a rotating body or is enclosed by it and whether it adheres to it or is enclosed by it without contact forming the space 7.

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Abstract

Für die Abdichtung eines Mediums an schnell rotierenden Körpern (3) grösseren Durchmessers gegenüber einem umschliessenden Gehäuse (11) ist ein Dichtring (8) mit seiner Umfangsfläche (9) mit einer limitierten Federkraft gegen das Gehäuse (11) gepresst, so dass er durch den Druck des abzudichtenden Mediums nicht verschiebbar ist, während er durch Anlaufen mit direktem Kontakt an den Seitenflächen (13, 14) einer ihn einschliessenden, engbemessenen Nut (7) in eine zentrierte Position innerhalb der Nut (7) querverschiebbar ist, so dass Reibungsverluste an der Abdichtung und deren Verschleiss verhindert werden und ausserdem minimale Dichtspalte (15,16) ohne Verlust an abzudichtendem Medium erzielt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Abdichtung an einem rotierenden Körper und einem diesen einschliessenden Gehäuse, mit einem in dem rotierenden Körper oder dem Gehäuse eingeschlossenen Dichtring, der mit seinem inneren oder äusseren Umfang an dem rotierenden Körper oder dem Gehäuse anliegt, wobei der den Dichtring einschliessende Raum breiter ist als der Dichtring, so dass dieser in dem einschliessenden Raum axial verschiebbar ist und durch Haftreibungskraft an seiner inneren oder äusseren Umfangsfläche an dem rotierenden Körper oder dem Gehäuse verschiebbar gehalten ist.
  • Eine bekannte Abdichtung der genannten Art, deren Anordnung z.B. in Fig.6 der DE-B-34 32 915 (US-A-4, 714, 417) am Aussenläufer einer Drehkolbenmaschine schematisch dargestellt ist, hat den Nachteil, dass ihr Dichtring durch den Druck des abzudichtenden gasförmigen Mediums gegen eine Dichtgegenfläche gedrückt wird, so dass Reibungsverluste entstehen und einhoher Verschleiss an den ungeschmierten oder nur minimal geschmierten Dichtflächen auftritt. Dieser Nachteil wirkt sich besonders an sehr schnell drehenden Körpern mit Umfangsgeschwindigkeiten von mehr als 20 m/sec aus. Die Abdichtung sehr schnell drehender Körper erfolgt deshalb üblicherweise berührungsfrei durch Dichtspalte bzw. durch Labyrinthdichtungen. Die eine gute Abdichtung bewirkenden engen Dichtspalte erfordern jedoch einen hohen Fertigungsaufwand und ihr Mass kann durch zu berücksichtigende Wärmedehnungen und Fertigungstoleranzen, insbesondere bei grossem Durchmesser am abzudichtenden Umfang, nicht klein genug gewählt werden, um eine ausreichende Spaltdichtung zu erhalten. Die bekannten Labyrinthdichtungen haben deshalb zahlreiche, in axialer Richtung nebeneinander angeordnete, in sie einschliessende Räume hineinragende Dichtrippen. Um Axialbewegungen der rotierenden Teile berücksichtigen zu können, sind für die Abdichtung von Gasturbinen gegenüber ihren ölgeschmierten Lagern auch mitdrehende, axial leicht verschiebbare, geteilte Kohlenstoffringe bekannt. Um ihren schnellen Verschleiss durch ihren Andruck unter dem Druck des abzudichtenden Mediums gegen eine Dichtgegenfläche zu verhindern, wurde durch die FR-A-2 602 847 vorgeschlagen, den Druck des abzudichtenden Mediums am Dichtring weitgehend auszugleichen und ausserdem beidseitig an dem Dichtring einen hydrodynamischen Druck aufzubauen, so dass er in eine mittlere Position gedrückt und dort gehalten wird. Dieser hydrodynamische Druck wird durch eine geeignete, z.B. spiralförmige Oberflächenprofilierung an den schnell rotierenden Flächen erzielt, die den Dichtring zwischen sich mit Abstand einschliessen. Die dichtende Wirkung einer solchen Abdichtung ist jedoch trotz ihres konstruktiv hohen Aufwands unvollständig, so dass Verluste an Druckgas und Schmiermittel unvermeidlich sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abdichtung für rotierende Körper zu finden, die ohne wesentlichen Verschleiss besonders enge Dichtspalte ermöglicht, die mit geringem Herstellungsaufwand realisierbar ist, die dennoch vorteilhaft für grosse Durchmesser ausführbar ist und die bei geringem Raumbedarf eine gute Wirkung hat, so dass der Wirkungsgrad der die Abdichtung aufweisenden Maschine erhöht wird.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss dadurch, dass die Haftreibungskraft grösser ist als die resultierende axiale Kraft des an den Seitenflächen des Dichtringes wirkenden Druckes des abzudichtenden Mediums, so dass zwischen diesen beiden Seitenflächen und den ihnen gegenüberliegenden Flächen des umschliessenden Raumes jeweils ein ringförmiger Spaltraum vorhanden ist und der Dichtring nach Art einer Labyrinthdichtung vom abzudichtenden Medium umströmt wird, wobei der Dichtring durch kurzzeitigen mechanischen Anlaufkontakt mit den Flächen des einschliessenden Raumes zwischen diesen Flächen selbsttätig eine zentrierte kontaktfreie Position einnimmt.
  • Das Verfahren zur Losung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die an dem Dichtring wirkende radiale Federkraft derart bestimmt wird, dass die resultierende Axialkraft der Haftreibung am äusseren oder inneren Umfang des Dichtringes stets grösser ist als der an dem Dichtring in axialer Richtung wirkende Druck des abzudichtenden Mediums, jedoch der Dichtring bei Anlauf an eine Gehäusefläche die Haftkraft überwindend axial verschiebbar ist, so dass die Abdichtung berührungslos nach Art einer Labyrinthdichtung an Dichtspalten zwischen der Dichtleiste und dem Gehäuse erfolgt.
  • Aufgrund der Erfindung ergibt sich, dass der Dichtring durch die Relativdrehung zwischen ihm und den angrenzenden Flächen des einschliessenden Raumes durch kurzzeitiges Anlaufen mit direktem mechanischen Kontakt selbsttätig in eine zentrierte ideale Position zwischen diesen angrenzenden Flächen geschoben wird, die durch Messung und eine Präzisionsmontage nicht erzielbar wäre. Dabei wird die verhältnismässig starke Haftreibungskraft am haftenden Umfang des Dichtringes überwunden, während sie durch die den Druck des abzudichtenden Mediums nicht überwindbar ist. Somit kann der den Dichtring einschliessende Raum enger bemessen werden als dies bisher möglich war, und ein sich aufgrund der Fertigungstoleranzen und/oder Wärmedehnungen ergebendes Anlaufen tritt durch das Ausweichen des Dichtringes nur kurzzeitig auf, ohne dass die Gefahr eines Festfressens an dem Dichtring oder eines fortdauernden Verschleisses gegeben ist. Die Abdichtung kann somit als selbsteinstellende oder dynamische Labyrinthdichtung bezeichnet werden, und der Dichtring bildet entsprechend ein Labyrinthelement.
  • Es versteht sich, dass ähnlich einer üblichen Labyrinthdichtung auch mehrere Dichtringe in axialer Richtung aufeinander folgen können, denen jeweils ein umschliessender Raum zugeordnet ist. Es versteht sich weiterhin, dass auch der als Gehäuse bezeichnete Teil zusätzlich mit einer anderen Drehgeschwindigkeit rotieren kann, denn eine erfindungsgemässe Abdichtung ist allgemein für die Abdichtung zwischen zwei relativ zueinander rotierenden Körpern geeignet.
  • Der Dichtring kann nach Art eines herkömmlichen Kolbenringes aus Gusseisen, Stahl oder anderen metallischen oder nichtmetallischen Werkstoffen ohne oder und mit einem Ueberlappungsstoss oder auch ohne Stoss hergestellt werden. Als Dichtring mit Stoss ist er zur Erzielung ausreichender Federkraft vorzugsweise mit einem in radialer Richtung höheren querschnitt und mit Mitteln zum Druckausgleich zwischen beiden Ringseiten versehen. Der Dichtring kann gegenüber dem ihn umschliessenden Raum bzw. dem Gehäuse auch durch ein geringes Uebermass, d.h. durch eine leichte Presspassung gehalten sein. Der Dichtring kann auch mit einer die Verschiebung ermöglichenden Vorspannung den rotierenden Körper umschliessen, falls er, beispielsweise durch ein geteiltes Gehäuse des umschliessenden Raumes, so montierbar ist.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Abdichtung sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Die Zeichnungen sind nur schematisch, indem die Querschnittsdarstellungen der Dichtringe ohne seitliche Begrenzungslinien des Dichtringes abgebildet sind. In den Zeichnungen zeigt:
    • Fig.1 einen Axialschnitt durch eine innenachsige Drehkolbenmaschine an sich bekannter Art,
    • Fig.2 eine vergrösserte Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemässen Abdichtung der Drehkolbenmaschine nach Fig.1, mit am Gehäuse gehaltenem Dichtring
    • Fig.3 eine Seitenansicht eines Umfangsbereiches der Abdichtung nach Fig.2,
    • Fig.4 eine vergrösserte querschnittsdarstellung einer Abdichtung mit am rotierenden Körper gehaltenem Dichtring,
    • Fig.5 eine Seitenansicht eines Umfangsbereiches der Abdichtung nach Fig.4,
    • Fig.6-9 Querschnittsdarstellungen weiterer Ausführungsformen erfindungsgemässer Abdichtungen und
    • Fig.10,11; Fig.13-14; Fig.16-18: Querschnittsdarstellung und Darstellung eines zugehörigen Umfangsbereiches weiterer Ausführungsformen erfindungsgemässer Abdichtungen,
    • wobei Fig.15 einen engbegrenzten Teil eines Dichtringes zeigt, zur Darstellung einer Ausführungsform einer Profilierung an einer Seitenfläche eines Dichtringes.
  • Die in Fig.1 dargestellte innenachsige Drehkolbenmaschine ist ausführlich in der eingangs genannten DE-B-34 32 915 (US-A-4,714,417 oder US-A-4,801,255) beschrieben, die als Bestandteil der vorliegenden Beschreibung gelten soll. Durch die Lagerung ihres Innenläufers 1 und Aussenläufers 2 um feststehende geometrische Achsen ist sie für sehr hohe Drehgeschwindigkeiten geeignet, so dass am grossen Aussenläufer 2 Umfangsgeschwindigkeiten von z.B. 20 bis 50 m/sec auftreten. Die Erfindung verwirklicht eine berührungsfreie Abdichtung z.B. am äusseren Umfang der Seitenteile 3 und 4 des Aussenläufers. Die hierfür vorgesehenen Abdichtungen 5,6 haben einen in einem als Nut geformten Raum 7 dieser Seitenteile 3,4 des Aussenläufers 2 eingeschlossenen Dichtring 8, der mit seiner äusseren Umfangsfläche 9 an der kreiszylindrischen Innenfläche 10 des Maschinengehäuses 11 mit Reibschluss fest anliegt.
  • Die seitlichen, radialgerichteten, ringförmigen Flächen 13, 14 des den Dichtring umschliessenden Raumes 7 oder andere gleich angeordnete, einen entsprechenden einschliessenden Raum 7 für einen Dichtring 8 bildende Ringflächen, haben einen Abstand voneinander, der gerade ausreicht, um bei ideal zentrierter Position des Dichtringes 8 und Ausrichtung von Taumelbewegungen zwischen ihnen eine berührungslose relative Drehbewegung zu ermöglichen, so dass entsprechend minimale Spalträume für die Spaltdichtung vorhanden sind. Durch eine genaue Montage des Dichtringes 8 liesse sich diese Position des Dichtringes 8 nicht erzielen, sondern sie wird durch beidseitigen Anlauf an die einschliessenden Nutflächen 13,14 bei Beginn der relativen Drehbewegung selbsttätig erzielt, indem der Reibschluss oder die Presspassung zwischen den Flächen 9,10 am Umfang des Dichtringes kurzzeitig durch die entsprechenden mechanischen Kräfte überwunden wird.
  • Um den an dem Dichtring 8 wirkenden Differenzdruck des Gases zu begrenzen, sind die die Dichtspalte 15,16 begrenzenden Ringflächen 17,18 vorzugsweise auf einen schmalen Bereich begrenzt und an dem übrigen Teil der Dichtringseiten befinden sich zum Druckausgleich zwischen beiden Dichtringseiten Freiräume 20,21.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach Fig.2 bis 5 sind die Freiräume 20,21 durch beidseitig einen Absatz 19 formende Hinterschneidungen der Dichtringseiten gebildet. Beim Ausführungsbeispiel der Fig.6 ist nur einseitig und auf der Niederdruckseite des Dichtringes 8 ein Freiraum 21 vorgesehen.
  • Anstatt durch eine einen Absatz 19 bildende Hinterschneidung können gemäss Fig.7 Freiräume 20′,21′ durch Schrägflächen 22,23 bzw. konische Flächen an einer oder beiden Seiten des Dichtringes 8 gebildet werden.
  • Gemäss der Ausführungsform nach Fig.8 ist in der durch Haftreibung gehaltenen Fläche 24 eine umlaufende Nut 25 mit radial gerichtetem Querschnitt vorgesehen. Diese bewirkt eine Verkleinerung der Anlagefläche der Haftreibung, so dass die Flächenpressung erhöht wird. Ausserdem wird die Bildung eines die Haftreibungskraft verändernden Schmierfilmes erschwert, der z.B. von der Lager- und Zahnradschmierung der Maschine nach Fig.1 zu dem Dichtring (8) gelangen könnte. Dabei führen vorzugsweise Ableitöffnungen 26 aus dem Nutraum zur Niederdruckseite des Dichtringes (8) nach aussen, so dass sich in dem Nutraum kein Druck von Gas oder Schmiermittel aufbauen kann.
  • Fig.9 zeigt eine Ausführungsform der Abdichtung, bei der ein Dichtring 8 verwendet wird, der selbst keine Profilierung seiner Seitenflächen zur Bildung von Freiräumen aufweist, denn dort sind Freiräume 20˝,21˝ in den Seitenflächen 31,32 des umschliessenden Raumes eingeformt.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach Fig.10 und Fig.11 hat der Dichtring 8 einen breiteren, durch Anlaufflächen 29,30 seitlich begrenzten Querschnittsbereich 31, so dass ein Anlaufkontakt der schmalen, den Dichtspalt 15,16 begrenzenden Ringflächen 17,18 an den Flächen 13,14 des umschliessenden Nutraumes 7 und damit deren Beschädigung verhindert wird. Um dabei auszuschliessen, dass die Anlaufflächen 29,30 zur Abdichtung beitragen und folglich der Druck des Mediums eine unkontrollierten Verschiebung gegen eine Fläche 13,14 des umschliessenden Nutraumes bewirken kann, sind die beiden Seiten des Dichtringes 8 durch Kanäle 32,33 und/oder Kanälen 34 miteinander verbunden.
  • Weiterhin können an den Anlaufflächen 29,30 entsprechend der Darstellung in Fig.12 keilförmige, gleitschuhartige Erhebungen 35 vorgesehen sein, die beim Anlaufen an den Flächen 13,14 des umschliessenden Raumes 7 die Ausbildung eines Gleitfilmes unterstützen und damit die selbstätige Zentrierung des Dichtringes 8 im umschliessenden Raum 7 ohne wesentlichen Verschleiss oder gar ein Anfressen, erleichtern.
  • Beim Ausführungsbeispiel der Fig.13 bis 15 wurden die Seitenflächen 36,37 eines Dichtringes nachträglich durch ein kreisendes Werkzeug 38 mit radial gerichteten Rillen 39 geringer Tiefe versehen, wie sie z.B. mittels einer in Fig.14 durch die Kreislinien angedeuteten topfförmigen Schleifscheibe 38 oder mittels eines derartigen Fräswerkzeuges hergestellt werden können. Diese Rillen 39 ermöglichen einen Druckausgleich, ähnlich wie z.B. die Freiräume 20,21 nach Fig.2. Auch hierbei wird die Abdichtung nach Art einer Labyrinthdichtung durch das engbemessene Spiel zwischen dem Dichtring 8 und dem umschliessenden Nutraum 7 erzielt. Die Vermeidung von ebenen Seitenflächen des Dichtringes 8 im engbemessenen Nutraum 12 beseitigt die Gefahr des Festfressens des Dichtringes 8 beim Anlauf an eine Seitenfläche 13,14 des Nutraumes 7.
  • Fig.16 bis 18 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine zum Beispiel nach Fig.13 bis 15 vergleichbare Wirkung durch geringfügige Biegeverformungen des Dichtringes 8 erreicht wird, wie die übertrieben gross dargestellten Ausbiegungen 40,41,42 zeigen. Ein solcher wellenförmiger Dichtring 8 bewirkt auch eine verbesserte Abdichtung in Umfangsrichtung des Dichtringes 8.
  • Wie die dargestellten Beispiele veranschaulichen, kann der Dichtring 8 entweder mit seiner äusseren Umfangsfläche 9 entsprechend Fig.2,3 und Fig.6 bis Fig.18 oder mit seiner inneren Umfangsfläche 12 entsprechend Fig.4,5 an einem der gegeneinander abzudichtenden Körper mit Haftreibung anliegen, wobei der Körper, an dem der Dichtring 8 haftet vorzugsweise der stillstehende Körper, d.h. im Beispiel nach Fig.1 das Maschinengehäuse 11 ist, obwohl er auch am rotierenden Körper als haftend vorgesehen sein kann. In letzterem Fall sollten jedoch die am Dichtring 8 wirkenden Zentrifugalkräfte berücksichtigt werden, um zu gewährleisten, dass der Dichtring 8 sich auch bei hohen Drehgeschwindigkeiten in eine zentrierte Position verschieben kann. Weiterhin ist es für die Funktion der Erfindung unwesentlich, ob der Dichtring 8 einen rotierenden Körper umschliesst oder von ihm umschlossen wird und ob er dabei an diesem haftet oder von diesem ohne Kontakt den Raum 7 bildend umschlossen wird.
  • Es versteht sich, dass in den Zeichnungen nur eine beschränkte Anzahl von möglichen Ausführungsformen einer erfindungsgemässen Abdichtung dargestellt werden konnten und dass die Formgebung des Dichtringes 8 und des zugehörigen umschliessenden Raumes 7 zahlreiche Varianten zulässt.

Claims (11)

  1. Abdichtung an einem rotierenden Körper und einem diesen einschliessenden Gehäuse, mit einem in dem rotierenden Körper (2) oder dem Gehäuse (11) eingeschlossenen Dichtring (8), der mit seinem inneren oder äusseren Umfang an dem rotierenden Körper oder dem Gehäuse anliegt, wobei der den Dichtring (8) einschliessende Raum (7) breiter ist als der Dichtring (8), so dass dieser in dem einschliessenden Raum (7) axial verschiebbar ist und durch Haftreibungskraft an seiner inneren oder äusseren Umfangsfläche an dem rotierenden Körper (2) oder dem Gehäuse (11) verschiebbar gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftreibungskraft grösser ist als die resultierende axiale Kraft des an den Seitenflächen des Dichtringes (8) wirkenden Druckes des abzudichtenden Mediums, so dass zwischen diesen beiden Seitenflächen und den ihnen gegenüberliegenden Flächen (13,14) des umschliessenden Raumes (7) jeweils ein ringförmiger Spaltraum (15,16) vorhanden ist und der Dichtring (8) nach Art einer Labyrinthdichtung vom abzudichtenden Medium umströmt wird, wobei der Dichtring (8) durch kurzzeitigen mechanischen Anlaufkontakt mit den Flächen (13,14) des einschliessenden Raumes (7) zwischen diesen Flächen (13,14) selbsttätig eine zentrierte kontaktfreie Position einnimmt.
  2. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer der Seitenflächen des Dichtringes (8) oder des ihn einschliessenden Raumes (7) im Abstand von der mit Haftreibung anliegenden Umfangsfläche (9) des Dichtringes (8) ein dem Druckausgleich dienender Freiraum (20,21;20˝,21˝) vorgesehen ist, der durch eine Hinterschneidung gebildet ist, die sich über einen Absatz (19,19˝) an eine den Spaltraum (15,16) begrenzende ringförmige Dichtspaltfläche (17,18) anschliesst, deren Breite diesem Abstand entspricht.
  3. Abdichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass die Seiten des Dichtringes ringförmig umlaufende Anlaufflächen (29, 30) für die Zentrierung des Dichtringes (8) in dem einschliessenden Raum (7) und für den Schutz der Dichtspaltflächen (17, 18) aufweisen (Fig.15,16), die einen breiteren Querschnittsbereich (31) des Dichtringes (8) seitlich begrenzen.
  4. Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden in axialer Richtung des Dichtringes (8) einander gegenüberliegenden Ringseiten zum Druckausgleich durch sich quer durch den Dichtring (8) erstreckende Kanäle (34) oder durch sich über die Seiten des Dichtringes (8) radial erstreckende Ausnehmungen (32) miteinander verbunden sind (Fig.10).
  5. Abdichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Gleitfilmbildung an den Anlaufflächen (29) keilförmige Erhebungen (35) vorgesehen sind.
  6. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenflächen (36,37) des Dichtringes (8) radial gerichtete, durchlaufende Rillen (39) aufweisen.
  7. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (8) zur Bildung einzelner Anlaufflächen in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Ausbiegungen (40,41,42) aufweist (Fig.16-18).
  8. Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (8) mit mindestens einer ringförmigen inneren oder äusseren Umfangsfläche an dem rotierenden Körper oder dem Gehäuse anliegt, die schmaler ist als der Dichtring (8).
  9. Abdichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche (24) des Dichtringes (8) für seine Halterung durch Haftreibung durch eine umlaufende Nut (25) verkleinert ist.
  10. Abdichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum der Nut (25) durch Ableitöffnungen (26) mit einer Aussenseite des Dichtringes (8) verbunden ist.
  11. Verfahren zur Abdichtung an einem in einem Gehäuse eingeschlossenen rotierenden Körper, insbesondere am Aussenläufer (2) einer innenachsigen Drehkolbenmaschine, mittels eines den rotierenden Körper (2) umschliessenden Dichtringes (8), der mit seinem inneren oder äusseren Umfang radial federnd an einem dieser Teile anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die an dem Dichtring (8) wirkende radiale Federkraft derart bestimmt wird, dass die resultierende Axialkraft der Haftreibung am inneren oder äusseren Umfang des Dichtringes stets grösser ist als der an dem Dichtring in axialer Richtung wirkende Druck des abzudichtenden Mediums, jedoch der Dichtring bei kontaktbildendem Anlauf an eine Fläche (13,14) des ihn einschliessenden Gehäuses (7) axial verschiebbar ist, so dass die Abdichtung nach Art einer Labyrinthdichtung an Dichtspalten (15,16) zwischen der Dichtleiste (8) und dem Gehäuse (7,11) erfolgt.
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