W ellendichtring, insbesondere 2-stufiger W ellendichtring

Die Erfindung betrifft einen Wellendichtring, insbesondere einen 2-stufigen Wellendichtring nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der EP 0 030 619 Bl ist am Beispiel eines Rotorverdichters ein W ellendichtsystem erläutert, welches wenigstens zwei Wellendichtungen besitzt, zwischen denen ein Drainageraum vorgesehen ist. Die zwei Dichtungen wirken axial aufeinanderfolgend in Axialrichtung einer abzudichtenden Welle mit dieser zusammen.

Aus der EP 0999364 A2 ist eine Wellendichtungsanordnung bekannt, welche axial 2-stufig aufeinanderfolgend in einer Axialrichtung einer abzudichtenden Welle ausgebildet ist. Eine erste Dichtung und eine zweite Dichtung sind dabei vorgesehen. Zwischen diesen Dichtungen ist ein Drainageraum gebildet, der in einen Drainagekanal mündet, wobei der Drainagekanal in die Umgebung führt. Die oben genannte Wellendichtung weist zwei Dichtungen auf, die jeweils radial außen festgelegt sind und die abzudichtende Welle gegenüber den Dichtungen eine Relativbewegung durchführt. Bei einem solchen Wellendichtungssystem muss mit relativ hohen Reibungsmomenten gerechnet werden. Des Weiteren kann ein Verschleiß wenigstens einer der Dichtungen zu einer ungewollt starken Undichtigkeit führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen W ellendichtring, insbesondere einen 2-stufigen Wellendichtring anzugeben, welcher hinsichtlich der Reibungsverluste zwischen dichtenden Elementen und der abzudichtenden Welle optimiert ist und zudem auch bei langem Einsatz eine hohe Dichtwirkung besitzt. Des Weiteren soll ein Wellendichtring geschaffen werden, welcher bei einer ruhenden Welle oder bei einer Welle, welche sich mit relativ geringer Drehzahl bewegt, wenigstens zwei statische Dichtungen zur Verfügung stellt. Diese Aufgaben werden mit einem Wellendichtring, insbesondere mit einem 2- stufigen Wellendichtring mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Ein erfindungsgemäßer Wellendichtring gemäß einem ersten Aspekt ist insbesondere als 2-stufiger Wellendichtring mit einer ersten Dichtung und einer zweiten Dichtung ausgebildet, die in einer Axialrichtung A hintereinander angeordnet sind. Der Wellendichtring weist eine Außenhülse auf, welche die Dichtungen in einer Radialrichtung R außen umgibt; es ist eine Innenhülse vorhanden, welche von den Dichtungen in einer Radialrichtung R außerhalb umgeben ist, wobei eine der Dichtungen in einer Radialrichtung R außen mit der Außenhülle drehfest gekoppelt ist und die andere Dichtung in einer Radialrichtung innen mit der Innenhülse drehfest gekoppelt ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Wellendichtring kann in besonders einfacher Art und Weise ein Wellendichtringkonzept realisiert werden, welches - wie weiter unten dargestellt - über eine fliehkraftbegründete Verformung hinsichtlich seiner Reibungsmomente leicht beeinflussbar ist.

Des Weiteren gelingt es in einfacher Art und Weise mit diesem Grundkonzept eine doppeltwirkende statische Dichtung im Ruhezustand zu verwirklichen.

Außerdem bewirkt eine an der Innenhülse drehfest, also sich mit der Wellendrehzahl mitdrehende zweite Dichtung, automatisch eine fliehkraftbasierte Abdichtung nach Art einer Schleuderscheibe, da Leckagefluid, welches an eine solche Dichtung gelangt, durch das Mitdrehen der Dichtung fliehkraftbedingt radial nach außen gefordert wird.

In einer besonderen Ausführungsform ist bei dem erfindungsgemäßen Wellendichtring eine der Dichtungen nach Art eines Simmerrings mit einer Dichtlippe ausgebildet und die andere Dichtung ist als Schleuderscheibe ausgebildet. Des Weiteren ist eine der Dichtungen sinnvollerweise als Primärdichtung und die andere Dichtung der Dichtungen als Sekundärdichtung ausgebildet. Insbesondere ist es vorteilhaft, die Primärdichtung nach Art eines Simmerrings auszubilden, da sich eine derartige Ausgestaltung einer Dichtung zum Abdichten einer rotierenden Welle gegenüber einem Gehäuse sehr gut bewährt hat. Eventuell hindurchtretendes Leckagefluid wird dann von der anderen Dichtung, die axial nachgeordnet ist, also als S ekundärdichtung wirkt, aufgefangen und aufgrund deren Wirkung als Schleuderscheibe radial nach außen gefordert. Die Schleuderscheibe ist dabei natürlich drehfest mit der rotierenden Welle, gegebenenfalls drehfest an der Hülse angebunden, z. B. anvulkanisiert, umspritzt oder geschweißt, was zudem eine vollständige Dichtung zwischen der Sekundärdichtung und der Hülse zur Verfügung stellt.

In einer weiteren besonderen Ausführungsform wirkt diejenige Dichtung, die die Dichtlippe hat, statisch und dynamisch mit einer Außenseite einer Innenhülse zusammen oder ist zur direkten Abdichtung mit einer Außenseite einer abzudichtenden Welle ausgebildet. Diese beiden Varianten stellen Möglichkeiten dar, den Wellendichtring entweder als vorgefertigte Einheit mit einer passenden Gegenhülse (Innenhülse) vorzufertigen, wobei letztere auf eine abzudichtende Welle aufzubringen ist. Hierdurch kann Bearbeitungsaufwand auf der Welle eingespart werden. Die andere Variante vereinfacht gegebenenfalls die Ausbildung/Herstellung des W ellendichtrings an sich, weil die Innenhülse lediglich als Träger für die mitdrehende und drehfest mit dieser verbundenen Schleuderscheibe dient. Die Primärdichtung nach Art eines Simmerrings kann mit einer geeignet vorbereiteten W ellenoberfläche Zusammenwirken. Dies vereinfacht die Konstruktion des Wellendichtrings als solchem.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Dichtung, welche als Schleuderscheibe ausgebildet ist, wenigstens im Betrieb mit einer bestimmten Relativdrehzahl einen Radialspalt zu einer Innenseite der Außenhülse bildet, insbesondere sowohl im Stillstand als auch im Betrieb einen Radialspalt zu der Innenseite der Außenhülse bildet. Die derartige Ausgestaltung stellt sicher, dass keine unerwünschte Reibung zwischen der Sekundärdichtung, die als Schleuderscheibe ausgebildet ist, und deren radial äußerem Rand und der Innenseite der Außenhülse entsteht, auch wenn - wie weiter unten näher erläutert wird - aufgrund von Fliehkräften eine Verformung der Schleuderscheibe im Betrieb stattfindet.

Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform ist die Schleuderscheibe nach Art einer Tellerfeder ausgebildet und ist insbesondere aus einem Elastomer oder einem elastischen Kunststoff oder einem elastischen, metallischen Werkstoff oder Kompositwerkstoff ausgebildet. Eine solche Schleuderscheibe aus Kunststoff lässt sich zum einen gut im Wege der Vulkanisation oder des Umspritzens auf die Innenhülse dicht- und drehfest aufbringen. Des Weiteren ist die Raumform einer Tellerfeder, die einer kegelstumpfmantelformigen Raumform entspricht, im Zusammenspiel mit einem entsprechend elastischen Werkstoff gut dafür geeignet, fliehkraftbedingte Verformungen der Schleuderscheibe zu realisieren.

Des Weiteren ist es bei einem erfindungsgemäßen Wellendichtring vorteilhaft, dass im Stillstand und bei einer geringen Drehzahl vorbestimmter Höhe eine Kontaktfläche der Dichtung, welche als S chleuderscheibe ausgebildet ist, in der Axialrichtung oder wenigstens mit einer Axialrichtungskomponente an einer korrespondierenden Gegenkontaktfläche vorgespannt, insbesondere federnd vorgespannt, anliegt, wobei die Gegenkontaktfläche drehfest und fluiddicht mit der Außenhülse gekoppelt ist.

Eine solche Ausführungsform kann in einfacher Art und Weise beim Stillstand der Welle, also wenn keine Fliehkräfte auf die S chleuderscheibe wirken, eine statische Dichtung durch die S ekundärdichtung im Zusammenspiel mit der Gegenkontaktfläche bilden.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Wellendichtring in einem Zwischenraum zwischen den Dichtungen einen Drainageraum zur Aufnahme von Leckagefluid besitzt, welches die Primärdichtung aus irgendwelchen Gründen überwunden hat. Ein solcher Drainageraum dient zur Sammlung von Leckagefluid.

Vorteilhaft ist weiterhin, dass die Außenhülse wenigstens eine Drainageöffnung aufweist, welche den Zwischenraum, d. h. den Drainageraum, mit einer Außenumgebung der Außenhülse kommunizierend verbindet. Hierdurch kann in bevorzugter Art und Weise angesammeltes Leckagefluid aus dem Drainageraum entfernt werden und gegebenenfalls einem Auffangbehälter oder erneut einem Herkunftsort des Leckagefluids zugeführt werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist eine dem Drainageraum zwischen den Dichtungen zugewandte Leitfläche 34 der S chleuderscheibe im Betrieb derart bedarfsgerecht ausgerichtet, dass Leckagefluid im Drainageraum der wenigstens einen Drainageöffnung fliehkraftbedingt zuleitbar ist. Eine solche geometrische Ausrichtung der zum Drainageraum weisenden Innenfläche der S ekundärdichtung trägt zu einer besonders effektiven Zufuhr des Leckagefluids hin zu dem Drainageraum bzw. den Drainageöffhungen bei, so dass eine ungewollte Füllung des Drainageraums mit Leckagefluid abwendbar ist.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die S chleuderscheibe derart eingerichtet und ausgebildet, dass sie mit deren Kontaktfläche fliehkraftbedingt von der Gegenkontaktfläche bei bestimmungsgemäßen Relativdrehzahlen zwischen der Schleuderscheibe und der Außenhülse bzw. der Gegenkontaktfläche abhebt und ein Axialspalt zwischen diesen Flächen bildbar ist.

Mit dieser fliehkraftbedingten elastischen Verformung der S ekundärdichtung gelingt es, im Betrieb des W ellendichtrings mit einer bestimmten Betriebsdrehzahl oder einer die Betriebsdrehzahl übersteigenden Drehzahl eine Reibungsfreiheit zwischen der Schleuderscheibe bzw. deren radialen Außenrand und der Gegenkontaktfläche zu gewährleisten.

Eine solche Ausgestaltung, welche also im Ruhezustand eine statische Dichtung bildet, kann im dynamischen Zustand aufgrund von fliehkraftbedingter Verformung eine Axialverformung erfahren, so dass ein Axialspalt gebildet wird und die Reibung zwischen den statischen Dichtungspartnem dynamisch aufgehoben wird. Die Dichtwirkung im dynamischen Einsatz wird dadurch erzielt, dass die fliehkraftbedingte Dichtungswirkung der S chleuderscheibe, die weiter unten beschrieben werden wird, genutzt wird.

Ein erfindungsgemäßer Wellendichtring kann diejenige Dichtung, welche die Dichtlippe aufweist, also diejenige Dichtung, welche nach Art eines Simmerrings ausgebildet ist, als Primärdichtung oder als S ekundärdichtung einsetzen. Die Primärdichtung ist dabei diejenige Dichtung, die näher an dem fluidfülirenden Raum ist. Die S ekundärdichtung ist diejenige Dichtung, welche den Drainageraum gegenüber der Außenumgebung abdichtend axial nachfolgt.

Diese Ausgestaltungen stellen zwei vorteilhafte konstruktive Ausbildungen des erfmdungsgemäßen W ellendichtrings dar.

Ergänzend hierzu ist dann diejenige Dichtung, die als S chleuderscheibe ausgebildet ist, komplementär zur Dichtung, welche die Dichtlippe aufweist, die Primärdichtung oder Sekundärdichtung.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein Axialanschlag vorhanden, an dem sich die Schleuderscheibe mit einer vom Drainageraum abgewandten Seite in Axialrichtung abstützen kann, wenn die Relativdrehzahl zwischen der S chleuderdrehzahl und der Außenhülse einen bestimmten Wert überschreitet.

Hierdurch können gegebenenfalls dynamische Flattererscheinungen einer elastischen S chleuderscheibe unterbunden werden.

Zweckmäßigerweise ist der Axialanschlag durch wenigstens eine Umbiegung der Außenhülse in Radialrichtung nach innen gebildet.

Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig.l einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wellendichtring montiert in einem Gehäuse und zusammenwirkend mit einer abzudichtenden Welle in einem statischen Ruhezustand;

Fig. 2 den Wellendichtring gemäß Figur 1 in einem dynamischen Dichtungszustand bei sich drehender Welle;

Fig. 3 ein Detail X aus Figur 2;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht auf eine zweite Dichtung in Form der Schleuderscheibe in einem bezüglich einer Innenhülse ummontierten Zustand (Einzelteildarstellung) .

Im Folgenden wird anhand der Figuren 1 bis 4 ein erfindungsgemäßer Wellendichtring 1 beschrieben werden, wobei Figur 1 eine Betriebsstellung im Ruhezustand und Figur 2 eine Betriebsstellung in einem dynamischen Betriebszustand mit drehender Welle zeigt. Für die nachfolgende Beschreibung sei eine Längsachse L einer Welle 2 auch als Mittelachse des W ellendichtrings 1 definiert. Eine Radialrichtung R steht orthogonal auf der Längsachse L. Eine Axialrichtung A ist eine Richtung parallel zur Längsachse L.

Die Beschreibung des erfindungsgemäßen W ellendichtrings 1 erfolgt anhand eines Einsatzbeispiels des W ellendichtrings 1 an einer Lagerstelle 3 der Welle 2, an der der Wellendichtring 1 in einem Dichtringsitz 4 angeordnet ist. Der Dichtringsitz 4 ist beispielsweise mit einem Gehäuse fest verbunden und stillstehend. Die Welle ist in einer Umfangsrichtung U antreibbar.

Der Wellendichtring 1 umfasst eine erste Dichtung 5 und eine zweite Dichtung 6. Beide Dichtungen 5, 6 sind in Radialrichtung R außenseitig von einer Außenhülse 7 umgeben. In der Radialrichtung R innenseitig ist eine Innenhülse 8 vorhanden, die dazu eingerichtet und ausgebildet ist, auf der Welle 2 drehfest und gegenüber dieser dichtend zu sitzen.

Die Innenhülse 8 weist eine axiale Längserstreckung auf, derart, dass sie einerseits die zweite Dichtung 6 drehfest und fluiddicht trägt und andererseits bevorzugt aber nicht zwingend notwendig einen Auflagebereich für eine Dichtlippe 9 der ersten Dichtung 5, die beispielsweise als Simmering ausgebildet ist, zur Verfügung stellt.

In der Darstellung gemäß Figur 1 befindet sich in der Axialrichtung A, rechts von der ersten Dichtung 5 ein Fluidraum 10, in dem sich ein abzudichtendes Fluid 11 befindet. Das abzudichtende Fluid 11 steht somit an einer zum Fluidraum 10 hin weisenden Innenseite 12 der ersten Dichtung 5 an.

In Axialrichtung der ersten Dichtung nachfolgend sitzt beabstandet zur ersten Dichtung 5 die zweite Dichtung 6, welche als S chleuderscheibe 13 ausgebildet ist. Die S chleuderscheibe 13 ist im Kontaktbereich der Schleuderscheibe 13 mit der Innenhülse fluiddicht und drehfest verbunden, z. B. geklebt, aufvulkanisiert oder umspritzt. Im Falle einer Verwendung eines metallischen Werkstoffs oder eines Kompositwerkstoffes für die Schleuderscheibe 13 kann sich auch ein Kleben oder Schweißen anbieten.

Bei einer Drehung der Innenhülse 8 in Umfangsrichtung U rotiert somit die Schleuderscheibe 13 mit der Innenhülse 8 mit, so dass auf die S chleuderscheibe 13 Fliehkräfte in Radialrichtung R einwirken, die umso größer werden, je höher die Drehzahl der Innenhülse 8 wird.

Zwischen der ersten Dichtung 5 und der zweiten Dichtung 6 ist ein Drainageraum 14 vorhanden, der in Axialrichtung A durch die erste Dichtung 5 und die zweite Dichtung 6, in Radialrichtung R nach innen durch die Innenhülse 8 und in Radialrichtung nach außen durch die Außenhülse 7 begrenzt ist.

Der Drainageraum 14 weist bevorzugt entlang seiner Umfangsrichtung in der Außenhülse 7 mehrere Drainageöffnungen 15 auf. Die Drainageöffnungen 15 dienen - wie weiter unten beschrieben werden wird - zur Entleerung des Drainageraums 14, in dem sich gegebenenfalls Leckagefluid 16, welches Fluid 11 ist, welches aus dem Fluidraum 10, die erste Dichtung 5 überwindend, in den Drainageraum 14 gelangt ist.

Die zweite Dichtung 6, welche als Schleuderscheibe 13 ausgebildet ist, ist beispielsweise aus einem elastischen Material gebildet, z. B. einem Kunststoff, weiterhin z. B. einem Elastomer oder einem Thermoplast gebildet, welcher derart elastisch verformbar ist, dass betriebstypisch auftretende Fliehkräfte, die auf die Schleuderscheibe 13 einwirken, wenn sich die Innenhülse 8 mit der Welle 2 dreht, zu einer fliehkraftbedingten Verformung der Schleuderscheibe 13 führen kann. Eine dementsprechende Auswahl eines geeignet elastischen Werkstoffes obliegt dem Fachmann in Abhängigkeit des Einsatzfalles und in Abhängigkeit der hierin auftretenden Drehzahlen sowie Durchmesser der S chleuderscheibe 13. Selbstverständlich können bei geeigneten Rahmenbedingungen für die Schleuderscheibe 13 auch metallische oder Kompositwerkstoffe eingesetzt werden, sofern diese über eine geeignete Elastizität und Verformbarkeit verfügen. Die entsprechende Elastizität kann hierbei entweder durch geeignete W erkstoffeigenschaften oder durch geeignete geometrische Eigenschaften bewerkstelligt werden. Wesentlich ist, dass bei für den Einsatz der Schleuderscheibe 13 betriebstypisch auftretenden Drehzahlen die hieraus entstehenden Fliehkräfte ausreichen, um die erfindungsgemäß gewollte Verformung der S chleuderscheibe zu erzielen.

Zur Verbindung von Nichtkunststoffmaterialien an der Innenhülse 8 kommen beispielsweise stoffschlüssige V erbindungstechniken wie Schweißen in Betracht. Auch können Klebungen oder anderweitig geeignete mechanisch feste und fluiddichte Verbindungen vorgesehen sein.

Hinsichtlich ihrer Raumform weist die zweite Dichtung 6, die als Schleuderscheibe 13 ausgebildet ist, eine kegelstumpfmantelförmige Raumform nach Art einer Tellerfeder auf. Die Schleuderscheibe 13 ist im montierten Zustand gegenüber der Innenhülse 8 derart angeordnet, dass sie einen spitzen Winkel a einschließt. Im Querschnitt gesehen ist die Schleuderscheibe 13 dabei derart zur Primärdichtung hin geneigt ausgebildet, dass eine zum Drainageraum 14 weisende Innenseite der Schleuderscheibe mit der Längsachse L der Welle 2 den spitzen Winkel a einschließt.

Eine derartige Anordnung und Raumform der Schleuderscheibe 13 hat im Falle des Auftretens von Fliehkräften aufgrund einer Rotation der Innenhülse 8 zur Folge, dass bei Auswahl eines ausreichend elastischen Materials für die Schleuderscheibe 13 die auftretenden Fliehkräfte für eine Dehnung der Schleuderscheibe 13 in Radialrichtung R sorgen und aufgrund der kegelstumpfmantelformigen Raumform dies auch eine Verlagerung eines äußeren Randes 17 der Schleuderscheibe 13 in Axialrichtung A bewirkt.

Bei einer Anordnung gemäß Figuren 1 bis 3 ist die Verlagerungskomponente in Axialrichtung A weg von der ersten Dichtung 5 gerichtet. In einer Ruhestellung gemäß Figur 1 ist somit die Schleuderscheibe 13 im Querschnitt mit dem Winkel a gegenüber der Innenhülse 8 derart angeordnet, dass sie radial nach außen hin zur ersten Dichtung 5 geneigt angeordnet ist. Eine Innenseite 18 der Schleuderscheibe 13 ist dabei derart ausgerichtet, dass Leckagefluid 16, welches an die Innenseite 18 der Schleuderscheibe 13 gelangt, durch die auftretenden Fliehkräfte in der Rotation auf die Drainageöffnungen 15 zu geschleudert wird.

Im Bereich des radial umfänglichen Randes 17 der S chleuderscheibe 13 weist die Schleuderscheibe 13 einen Radialspalt 19 zu einer Innenseite 18 der Außenhülse 7 auf.

Des Weiteren ist im Bereich des Randes 17 eine umlaufende Schulter 20 in die S chleuderscheibe 13 eingeformt, so dass eine Schulterfläche 21, die im Wesentlichen radial nach außen weist und eine Kontaktfläche 22 gebildet sind. Die Kontaktfläche 22 weist dabei in Axialrichtung A bevorzugt auf die erste Dichtung 5 hin, ist jedenfalls aber derart ausgerichtet, dass sie in die Richtung entgegengesetzt zur V erformungsrichtung der Schleuderscheibe 13 im Falle einer Rotation derselben in Axialrichtung A weist. Der Kontaktfläche 22 ist eine Gegenkontaktfläche 23 zugeordnet, die drehfest und dicht mit der Außenhülse 7 gekoppelt ist. Eine solche Kontaktfläche 22 kann beispielsweise wie in den Ausführungsformen gemäß Figur 1 durch einen Dichtring 24 bereitgestellt werden oder ist gegebenenfalls einstückig mit der Außenhülse 7 ausgebildet.

Die Schulterfläche 21 ist hinsichtlich ihrer Ausformung und Lage derart bemessen, dass sie einen radialen und axialen Abstand von dem Dichtring 24 einhält. Somit bilden die Kontaktfläche 22 der S chleuderscheibe 13 und die Gegenkontaktfläche 23 des Dichtrings 24 oder eines entsprechenden Abschnittes der Außenhülse 7 im Ruhezustand, d. h. bei nicht rotierender Innenhülse 8 eine statische Dichtung durch federnd vorgespanntes Anliegen der Kontaktfläche 22 an der Gegenkontaktfläche 23.

Somit ist im statischen Ruhezustand, d. h. bei stillstehender abzudichtender Welle 2 und somit ebenfalls stillstehender Innenhülse 8 für eventuell vorhandenes Leckagefluid 16 im Drainageraum 14 eine statische Dichtung zur Verfügung gestellt, welche ein Austreten des Leckagefluids 16 aus dem Drainageraum 14 im Ruhezustand verhindert.

Die Außenhülse 7 besitzt einendig eine Umbiegung 25, die radial nach innen gerichtet ist, und eine weitere Umbiegung, die in Axialrichtung A ausgerichtet ist und mit einem freien Ende einen Axialanschlag 26 bildet.

In dem Einbauzustand gemäß Figur 1 ist radial umgebend um die Außenhülse 7 im Bereich der Drainageöffnungen 15 ein Drainageringkanal 30 vorgesehen, welcher mit einem axial verlaufenden Drainagekanal 31 kommuniziert. Der Drainagekanal 31 kann über ein Rückschlagventil 32 mit dem Fluidraum 10 verbunden sein, wobei die Durchlassrichtung des Rückschlagventils 32 vom Drainagekanal 31 hin zum Fluidraum 10 gerichtet ist. Letzteres ist aber abhängig vom Einsatz des erfindungsgemäßen W ellendichtrings und stellt nur eine von vielen möglichen Ausführungsformen dar.

Im Folgenden wird anhand von Figur 2 der dynamische Dichtfall des erfindungsgemäßen W ellendichtrings beschrieben, d. h. der Fall, bei dem die abzudichtende Welle 2 zusammen mit der Innenhülse 8 und der Schleuderscheibe 13 eine bestimmte Mindestdrehzahl, z. B. eine Betriebsdrehzahl einer anzutreibenden Pumpe in Umfangsrichtung ausführt.

Eine bestimmungsgemäß hinsichtlich der Werkstoffwahl und der Elastizität angepasste S chleuderscheibe 13 ist dabei derart mit radial nach außen wirkenden Fliehkräften beaufschlagt, dass hieraus resultierende Verformungen der Schleuderscheibe 13 für eine wenigstens geringfügige axiale Verlagerung der Kontaktfläche 22 von der G egenkontaktfläche 23 weg bewirkt wird, so dass ein Axialspalt 33 gebildet wird. Dieser Axialspalt 33 gibt somit die im Ruhezustand vorliegende statische Dichtung zwischen der Kontaktfläche 22 und der Gegenkontaktfläche 23 auf, was bewirkt, dass die Reibung zwischen diesen im Ruhestand federnd gegeneinander gesetzten Flächen ebenfalls aufgehoben wird und ein bremsendes Reibmoment zwischen diesen Flächen im dynamischen Einsatz mit dem Abheben der Kontaktfläche 22 von der Gegenkontaktfläche 23 Null wird.

In diesem Zustand rotiert die Schleuderscheibe 13 mit einer entsprechenden Drehzahl, so dass Leckagefluid 16, welches an die Innenseite 18 der S chleuderscheibe gelangt, aufgrund von Adhäsionskräften zunächst rotatorisch von der Schleuderscheibe 13 mitgenommen wird und damit eine Bewegung in Umfangsrichtung mitvollführt. Eine solche Bewegung in Umfangsrichtung erzeugt Fliehkräfte auf die mitgerissenen Fluidtröpfchen, so dass diese radial nach außen wandern und über die Innenseite 18 dem radial äußeren Bereich des Drainageraums 14 zugeführt werden, in dem die Drainageöffnungen 15 vorgesehen sind, und diese somit faktisch auf die Drainageöffnungen 15 zugeschleudert werden.

Um diesen Effekt noch zu verstärken, weist der Dichtring 24 eine korrespondierende Leitfläche 34 auf, welche derart angeordnet und ausgerichtet ist, dass Tröpfchen von Leckagefluid 16, welche die Innenseite 18 der Schleuderscheibe 13 radial nach außen verlassen, auf die Leitfläche 34 geleitet werden und von dort hin zu den Drainageöffhungen 15 geleitet werden. Eine solche angepasste Leitfläche 34 verhindert, dass Leckagefluidtröpfchen 100, welche von der Innenseite 18 der S chleuderscheibe 13 radial nach außen geschleudert werden, durch den Axialspalt 33 nach außen gelangen können. Um dies zu bewerkstelligen, ist eine radiale Innenkante der Leitfläche 34 in Axialrichtung A versetzt zu einer radialen Außenkante 35 der Innenseite 18 angeordnet, so dass radial nach außen weggeschleuderte Fluidtröpfchen 100 sicher auf der Leitfläche 34 auftreffen.

Die Schulterfläche 21 der Schulter 20 der Schleuderscheibe 13 ist hinsichtlich ihrer radialen Lage derart angeordnet, dass trotz axialer Verformung der S chleuderscheibe 13 aufgrund von Fliehkräften die Schulterfläche 21 nicht mit dem Dichtring 24 oder einer korrespondierenden anderen Struktur in Kontakt kommt und somit die Reibung wieder erhöht werden würde.

Die dynamische Situation, wie sie oben unter Bezugnahme auf Figur 2 dargestellt wurde, ist anhand des Details X gemäß Figur 3 nochmals verdeutlicht. Dort ist zudem in Form einer gestrichelten Linie eine radiale Flugbahn eines Leckagefluidtröpfchens 100, welches die Innenseite 18 der Schleuderscheibe 13 aufgrund von Fliehkräften verlässt, dargestellt. Die radial innere Kante 101 der Leitfläche 34 ist dabei derart um einen Betrag t in Axialrichtung A versetzt zur radialen Außenkante 35 angeordnet, dass eine radiale Flugbahn des Tröpfchens 100 (gepunktete Linie 102) das Leckagefluidtröpfchen 100 sicher auf die Leitfläche 34 auftreffen lässt.

Hierdurch wird in hohem Maße sichergestellt, dass kein Leckagefluid, welches die Innenseite 18 radial nach außen verlässt, in den Axialspalt 33 gelangen kann und somit trotz offenem Axialspalt 33 eine Dichtigkeit sichergestellt werden kann. Die S chleuderscheibe 13 bildet somit zusammen mit dem Dichtring 24 oder einer korrespondierenden, nicht dargestellten Struktur, die einstückig mit der Außenhülse 7 verbunden ist, eine dynamische, reibungsfreie Dichtung, welche zudem im statischen Zustand aufgrund dann nicht vorhandener Fliehkräfte eine statische Berührungsdichtung bildet. Figur 4 zeigt eine zur Ausbildung des erfindungsgemäßen W ellendichtrings 1 geeignete Schleuderscheibe 13 in einer perspektivischen Ansicht. Die Schleuderscheibe 13 hat, wie oben beschrieben, eine tellerfederartige, kegelstumpfinantelförmige Raumform und besitzt am radial äußeren Rand 17 die Schulter 20 mit der Kontaktfläche 22, die zum Zusammenwirken mit der hülsenseitigen Gegenkontaktfläche 23 ausgebildet ist.

Die Schulterfläche 21 ist derart ausgebildet, dass sowohl im statischen wie auch im dynamischen Betriebsfall der S chleuderscheibe 13 ein ausreichender Freigang zum Dichtring 24 bzw. der entsprechenden, nicht gezeigten Struktur der Außenhülse 7 gewährleistet ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Wellendichtring gelingt es, eine besonders reibungsarme, wenigstens zweistufige Dichtung zur Verfügung zu stellen, welche über einen Drainageraum für eventuell dort hingelangendes Leckagefluid 16 ausgestattet ist.

Des Weiteren ist der erfindungsgemäße Wellendichtring 1 insbesondere im rotatorischen Betrieb mit besonders geringer Reibung und sehr hoher Dichtleistung betreibbar.

Um eine übermäßige Verformung der S chleuderscheibe 13 in Axialrichtung A aufgrund von Fliehkräften zu verhindern, ist der Axialanschlag 26 vorgesehen, gegen den ab einer bestimmten Drehzahl die Schleuderscheibe 13 mit ihrer Außenseite, d. h. mit einer Flachseite, die von dem Drainageraum 14 wegweist, anliegen kann. Dies ist eine sinnvolle zusätzliche Maßnahme, da hierdurch der Betrag t auch bei gegebenenfalls überhöhten Drehzahlen sichergestellt werden kann. Bezugszeichenliste

1 Wellendichtring

2 Welle 3 Lagerstelle

4 Dichtringsitz

5 Erste Dichtung

6 Zweite Dichtung

7 Außenhülse 8 Innenhülse

9 Dichtlippe

10 Fluidraum

11 Fluid

12 Innenseite 13 Schleuderscheibe

14 Drainageraum

15 Drainageöffhung

16 Leckagefluid

17 Rand 18 Innenseite

19 Radialspalt

20 Schulter

21 Schulterfläche

22 Kontaktfläche 23 Gegenkontaktfläche

24 Dichtring

25 Umbiegung

26 Axialanschlag 30 Dichtringkanal

31 Drainagekanal

32 Rückschlagventil

33 Axialspalt

34 Leitfläche 35 radiale Außenkante

100 Leckagefluidtröpfen

101 radial innere Kante

102 Linie

A Axialrichtung

L Längsachse

R Radialrichtung t Betrag U Umfangsrichtung a Winkel