Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Fördereinrichtung, insbesondere einer Gleitringdichtung, zur Förderung einer Flüssigkeit in einer Axialrichtung sowie eine Gleitringdichtungsanordnung mit einer Gleitringdichtung und einer erfindungsgemäßen Fördereinrichtung.

Fördereinrichtungen sind in Verbindung mit Gleitringdichtungen beispielsweise als Fördergewinde bekannt, um eine Kühlflüssigkeit und/oder ein Sperrfluid in Richtung zu den Gleitringen und zum Dichtspalt zu fördern. Ein derartiges Fördergewinde ist beispielsweise aus der DE 10 2011 118477 A1 bekannt. Diese Druckschrift offenbart ein schwimmend gelagertes Fördergewinde, um im Betrieb Kontakte am Fördergewinde mit umliegenden Gehäuseseiten zu verhindern. Ein Nachteil aller bisher bekannten Fördergewinde liegt darin, dass bei einer Umkehrung der Drehrichtung an der Welle sich auch die Förderrichtung im Fördergewinde umkehrt. Dadurch kann bei Nutzung derartiger Fördergewinde nicht immer sichergestellt werden, dass ausreichend Kühlflüssigkeit bzw. Sperrfluid an die gewünschten Stellen gefördert wird.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fördereinrichtung zur Förderung einer Flüssigkeit bereitzustellen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit eine sichere Förderung großer Fördermengen ermöglicht. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung eine Gleitringdichtungsanordnung mit einer Fördereinrichtung bereitzustellen, welche in allen Betriebszuständen ausreichende Flüssigkeitsmengen fördert.

Diese Aufgabe wird durch eine Fördereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Gleitringdichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruch 10 gelöst. Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Die erfindungsgemäße Fördereinrichtung zur Förderung einer Flüssigkeit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass es möglich ist, auch größere Mengen an Flüssigkeit, wie beispielsweise Kühlflüssigkeit oder Sperrfluid, insbesondere zu einer Gleitringdichtung, zu fördern. Die Fördereinrichtung kann auch zum Fördern von Schmiermittel oder anderen Flüssigkeiten verwendet werden. Die erfindungsgemäße Fördereinrichtung umfasst dabei ein rotierbares Teil und ein stationäres Teil. Zwischen dem rotierbaren Teil und dem stationären Teil ist ein Förderspalt vorhanden, über welchen die zu fördernde Flüssigkeit gefördert wird. Ferner ist wenigstens an dem rotierbaren Teil oder dem stationären Teil ein Tesla-ventilartig ausgebildeter Tesla-Förderkanal vorgesehen. Der Teslaventilartige Förderkanal weist einen einem Tesla-Ventil ähnlichen Aufbau auf, welches eine Art Rückschlagventil ohne bewegliche mechanische Bauteile ist. Der Tesla-ventilartige Förderkanal weist dabei in einer Förderrichtung einen größeren Strömungswiderstand als in eine entgegengesetzte Förderrichtung auf. Somit wird durch hydrodynamische Effekte in der entgegengesetzten Richtung eine Rücklaufsperre realisiert. Der Tesla-vertikalartige Förderkanal ist vollständig im rotierenden oder stationären Teil ausgebildet, oder ein Teslavertikalartiger Förderkanal ist jeweils im rotierenden und stationären Teil ausgebildet.

Vorzugsweise weist der Tesla-ventilartige Förderkanal eine Vielzahl von abwechselnd angeordneten Verengungsbereichen und Erweiterungsbereichen auf. Die Erweiterungsbereiche sind vorzugsweise blattartige oder flächenartige Erweiterungen, oder alternativ ein separater Strömungskanal mit einer längeren Strömungslänge als ein Hauptkanal des Tesla-ventilartigen Förderkanals.

Die Erweiterungsbereiche sind vorzugsweise bogenförmig ausgebildet. Die Erweiterungsbereiche sind entlang einer Durchströmungsrichtung abwechselnd links und rechts an einer Förderkanalachse angeordnet.

Der Förderkanal ist vorzugsweise in einem spitzen Winkel a zur Axialrichtung angeordnet. Der spitze Winkel a liegt vorzugsweise in einem Bereich von 60° bis 89°, bevorzugt 70° bis 80°, zur Axialrichtung X-X der Fördereinrichtung. Durch Wahl des Winkels a kann eine Fördermenge beeinflusst werden.

Besonders bevorzugt umfasst die Fördereinrichtung mehrere parallel zueinander angeordnete Tesla-ventilartige Förderkanäle. Hierdurch erfolgt bei der Förderung in Axialrichtung X-X auch eine Übergabe der Flüssigkeit von einem ersten Förderkanal zu einem benachbarten zweiten Kanal. Die Tesla-artigen Förderkanäle sind vorzugsweise jeweils vollständig in Mantelflächen des rotierenden und/oder stationären Teils ausgebildet.

Ein besonders einfacher Aufbau ist möglich, wenn das rotierbare Teil ein Ring ist, auf dessen Außenumfang der Förderkanal angeordnet ist oder wenn das stationäre Teil ein Ring ist, an dessen Innenumfang der Förderkanal angeordnet ist. Wenn der Förderkanal am Außenumfang angeordnet ist, kann das rotierbare Teil beispielsweise auf einfache Weise auf einer Welle oder dergleichen befestigt werden. Wenn der Förderkanal an einem Innenumfang angeordnet ist, kann das Teil der Fördereinrichtung an einem Gehäuse oder dergleichen fixiert werden. Vorzugsweise sind der Ring und die Welle ein einteiliges Bauteil, so dass der Ring in die Welle integriert ist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist am rotierbaren Teil wenigstens ein erster Tesla-ventilartiger Förderkanal und am stationären Teil wenigstens ein zweiter Tesla-ventilartiger Förderkanal angeordnet. Hierdurch kann eine drehrichtungsunabhängige Förderung ermöglicht werden.

Vorzugsweise sind alle Förderkanäle am rotierbaren Teil und/oder am stationären Teil geometrisch gleich ausgebildet.

Besonders bevorzugt ist dabei der erste und zweite Tesla-ventilartige Förderkanal in einem spitzen Winkel zur Axialrichtung angeordnet, wobei der erste und zweite Förderkanal in gleicher Richtung ausgerichtet sind. Dadurch ist es möglich, dass auch bei einer Drehrichtungsumkehr des rotierbaren Teils die Förderrichtung der Fördereinrichtung gleich bleibt. Mit anderen Worten fördert die Fördereinrichtung bei einer ersten Drehrichtung in eine erste Richtung und bei Umkehr der Fördereinrichtung in eine entgegengesetzte Richtung zur ersten Drehrichtung fördert die Fördereinrichtung immer noch in die erste Richtung. Dies kann vorteilhaft insbesondere bei Gleitringdichtungen verwendet werden, welche an rotierenden Bauteilen, deren Drehrichtung sich im Betrieb ändert, abdichten müssen. Dadurch kann die Fördereinrichtung für eine derartige Gleitringdichtung sicher und in großer, benötigter Menge Kühlflüssigkeit und/oder Sperrflüssigkeit zur Gleitringdichtung fördern, unabhängig von der Drehrichtung des rotierenden Bauteils.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Gleitringdichtungsanordnung mit einer Gleitringdichtung mit einem rotierenden und einem stationären Gleitring, welche zwischen ihren Gleitflächen einen Dichtspalt definieren. Die Gleitringdichtungsanordnung umfasst eine wie voranstehend beschriebene Fördereinrichtung.

Die Gleitringdichtungsanordnung umfasst ferner bevorzugt eine Sperrfluideinrichtung, wobei die erfindungsgemäße Fördereinrichtung das Sperrfluid zum Dichtspalt der Gleitringdichtung fördert. Weiter bevorzugt umfasst die Gleitringdichtungsanordnung eine Kühleinrichtung, wobei die erfindungsgemäße Fördereinrichtung eine Kühlflüssigkeit zur Gleitringdichtung fördert.

Die erfindungsgemäße Fördereinrichtung kann insbesondere auch bevorzugt als Schmiermittelpumpe verwendet werden, beispielsweise zur Schmiermittelversorgung von Lagern oder anderen rotierenden Bauteilen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Gleitringdichtungsanordnung mit einer Fördereinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht eines rotierbaren Teils der Fördereinrichtung von Fig. 1 ,

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht eines stationären Teils der Fördereinrichtung von Fig. 1 ,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Abwicklung eines Tesla-ventilartigen

Förderkanals der Fördereinrichtung von Fig. 1 ,

Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung der Gleitringdichtungsanordnung mit

Fördereinrichtung von Fig. 1 bei umgekehrter Drehrichtung und

Fig. 6 eine schematische Schnittansicht einer Gleitringdichtungsanordnung mit einer Fördereinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 5 eine Gleitringdichtungsanordnung

1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, umfasst die Gleitringdichtungsanordnung 1 eine Gleitringdichtung

2 mit einem rotierenden Gleitring 3 und einem stationären Gleitring 4. Zwischen den Gleitflächen des rotierenden Gleitrings 3 und des stationären Gleitrings 4 ist ein Dichtspalt 5 definiert.

Die Gleitringdichtungsanordnung 1 dichtet dabei einen Produktbereich 11 an einer Welle 9 gegenüber einem abzudichtenden Bereich 12 ab.

Der rotierende Gleitring 3 ist über eine Hülse 10 mit der Welle 9 verbunden. Der stationäre Gleitring 4 ist an einem Gehäuse 8 fixiert.

Die Gleitringdichtungsanordnung 1 umfasst ferner eine Fördereinrichtung 6, welche zur Förderung einer Flüssigkeit eingerichtet ist. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, umfasst die Fördereinrichtung 6 ein rotierbares Teil 61 und ein stationäres Teil 62. Das rotierbare Teil 61 ist direkt an der Welle 9 angeordnet. Das stationäre Teil 62 ist am Gehäuse 8 angeordnet.

Zwischen dem rotierbaren Teil 61 und dem stationären Teil 62 ist ein Förderspalt 60 angeordnet. Die Fördereinrichtung 6 fördert dabei in Axialrichtung X-X der Gleitringdichtungsanordnung, wobei in Fig. 1 in Durchströmungsrichtung 7 der Flüssigkeitsströmung dargestellt ist.

Das rotierbare Teil 61 und das stationäre Teil 62 weisen jeweils einen oder mehrere Förderkanäle 63 auf. Die Förderkanäle sind als Tesla-ventilartige Förderkanäle ausgebildet. Jeder der Förderkanäle ist vollständig im rotierenden und stationären Teil ausgebildet.

Fig. 2 zeigt im Detail das rotierbare Teil 61 der Fördereinrichtung 6. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind eine Vielzahl von parallel zueinander angeordneten Förderkanälen 63 am rotierbaren Teil 61 angeordnet. Die Förderkanäle 63 sind dabei in einem spitzen Winkel a zur Axialrichtung X-X angeordnet (vgl. Fig.2).

Fig. 3 zeigt schematisch eine Schnittansicht des stationären Teils 62 der Fördereinrichtung 6. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, weist das stationäre Teil 62 an seinem Innenumfang mehrere Förderkanäle 63 auf, welche ebenfalls in einem gleichen Winkel a zur Axialrichtung X-X am Innenumfang angeordnet sind. Hierbei sind ebenfalls mehrere Förderkanäle 63 parallel zueinander angeordnet.

Wie ein Vergleich zwischen den Figuren 2 und 3 unmittelbar ergibt, sind die Förderkanäle bei dem rotierbaren Teil 61 und dem stationären Teil 62 in gleicher Richtung Richtung ausgerichtet. Somit verlaufen die Förderkanäle 63 des rotierbaren Teils 61 und des stationären Teils 62 parallel zueinander.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Abwicklung eines Förderkanals 63. Die Förderkanäle sind im rotierbaren Teil 61 gleich wie im stationären Teil 62 ausgebildet.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, weist jeder Förderkanal 63 Verengungsbereiche 64 und Erweiterungsbereiche 65 auf. Jeder Förderkanal 63 weist eine Vielzahl von abwechselnd angeordneten Verengungsbereichen 64 und Erweiterungsbereichen 65 auf. Die Erweiterungsbereiche 65 sind flächige bogenförmig ausgebildete Bereiche, welche blattartig entlang einer Hauptrichtung abwechselnd links und rechts an einer Förderkanalachse Y-Y angeordnet sind. Zwischen zwei Erweiterungsbereichen 65 ist jeweils ein Verengungsbereich 64 vorgesehen. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich in einer Richtung des Förderkanals 63 ein größerer Strömungswiderstand als in der anderen Richtung des Strömungskanals.

Damit die Förderung unabhängig von einer Drehrichtung jeweils in die gleiche Axialrichtung möglich ist, ist am stationären Teil 62 der Fördereinrichtung 6 der Tesla-ventilartige Förderkanal 63 in gleicher Richtung wie am rotierbaren Teil und mit gleichem Winkel angeordnet. Dadurch ist es möglich, dass die Fördereinrichtung 6, wie in Fig. 1 gezeigt, in einer ersten Drehrichtung A eine Flüssigkeit mittels der Förderkanäle 63 im rotierbaren Teil 61 in Durchströmungsrichtung 7 durch den Förderspalt 60 fördert, wobei die Förderkanäle im stationären Teil durch hydrodynamische Effekt einen Fluidduchgang sperren. Wie in Fig. 5 gezeigt, bei einer entgegengesetzten Drehrichtung B, sperren die Förderkanäle 63 des rotierbaren Teils 61 wohingegen Flüssigkeit in den Förderkanälen 63 des stationären Teils 62 gefördert wird, so dass in die gleiche Richtung (Durchströmungsrichtung 7) mittels der Förderkanäle 63 im stationären Teil 62 durch den Förderspalt 60 gefördert wird. Da der Winkel und die geometrische Form der Förderkanäle 63 im rotierbaren und stationären Teil gleich ist, ist auch die geförderte Flüssigkeitsmenge gleich.

Somit kann eine Drehrichtungs-unabhängige Förderleistung der Fördereinrichtung immer in die gleiche Richtung durch den Förderspalt 60 ermöglicht werden. Es sei angemerkt, dass bevorzugt durch Variation des Winkels a am rotierbaren und stationären Teil abhängig von einer Drehrichtung auch unterschiedlich große Fördermengen gefördert werden können. Somit kann die Erfindung eine Fördereinrichtung 6 bereitstellen, welche in der Lage ist, unabhängig von einer Drehrichtung eines rotierbaren Teils 61 die gleiche oder eine unterschiedliche Menge an Flüssigkeit in die gleiche Richtung zu fördern.

Da im ersten Ausführungsbeispiel eine Breite B1 des rotierbaren Teils 61 und eine Breite B2 des stationären Teils 62 der Fördereinrichtung 6 gleich ist und auch die Winkel a gleich sind, ist auch die geförderte Flüssigkeitsmenge in Durchströmungsrichtung 7 unabhängig von einer Drehrichtung (A oder B) gleich.

Fig. 6 zeigt eine Gleitringdichtungsanordnung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, weist die Fördereinrichtung 6 des zweiten Ausführungsbeispiels ein rotierbares Teil 61 auf, welches wie im ersten Ausführungsbeispiel Förderkanäle 63 mit Verengungsbereichen 64 und Erweiterungsbereichen 65 aufweist. Das rotierbare Teil 61 ist direkt an der Welle 9 angeordnet. Das stationäre Teil 62 der Fördereinrichtung 6 wird im zweiten Ausführungsbeispiel durch eine Umfangswand 80 des Gehäuses 8 gebildet. Somit weist die Fördereinrichtung 6 des zweiten Ausführungsbeispiels einen deutlich vereinfachten Aufbau auf und umfasst nur am rotierbaren Teil 61 Förderkanäle 63 nach Art eines Tesla-Ventils. Wenn die Förderkanäle 63 des rotierbaren Teils 61 wie im ersten Ausführungsbeispiel in einem spitzen Winkel zur Axialrichtung X-X angeordnet sind, erfolgt eine Förderung großer Mengen in Richtung der Durchströmungsrichtung 7 und bei Umkehr der Drehrichtung ist die geförderte Menge deutlich reduziert und tendiert gegen Null. Das zweite Ausführungsbeispiel ist insbesondere für Anwendungsfälle gedacht, bei denen eine Drehrichtungsumkehr der abzudichtenden Welle 9 nicht vorkommt. Dadurch kann ein Aufbau der Fördereinrichtung 6 einfacher und kostengünstiger gestaltet werden. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.

Neben der vorstehenden schriftlichen Beschreibung der Erfindung wird zu deren ergänzender Offenbarung hiermit explizit auf die zeichnerische Darstellung der Erfindung in den Fig. 1 bis 6 Bezug genommen.

Bezugszeichenliste

1 Gleitringdichtungsanordnung

2 Gleitringdichtung

3 rotierender Gleitring

4 stationärer Gleitring

5 Dichtspalt

6 Fördereinrichtung

7 Durchströmungsrichtung durch den Förderspalt

8 Gehäuse

9 Welle

10 Hülse

11 Produktbereich

12 abzudichtender Bereich

60 Förderspalt

61 rotierbarer Teil

62 stationärer Teil

63 Förderkanal

64 Verengungsbereich

65 Erweiterungsbereich

80 Umfangswand

A erste Drehrichtung

B zweite Drehrichtung entgegen der ersten Drehrichtung

B1 Breite des rotierbaren Teils

B2 Breite des stationären Teils

X-X Axialrichtung

Y-Y Förderkanalachse a Winkel