Die Erfindung betrifft eine Wellendichtung, die insbesondere für Vakuumpumpen, wie Schraubenpumpen, geeignet ist.

Eine Wellendichtung für Schraubenpumpen ist beispielsweise in DE 102 07 929 beschrieben. Eine Schraubenpumpe weist üblicherweise zwei Rotorwellen auf, die jeweils in einem Rotorabschnitt mit einem Rotor verbunden sind. Ferner ist die Welle mit einem üblicherweise ölgeschmierten Lager verbunden. Zwischen dem Lager und dem Rotorabschnitt ist eine Wellendichtung vorgesehen. Insbesondere zur Erzeugung von Vakuum sind an die Dichtungen hohe Anforderungen gestellt, da sichergestellt sein muss, dass von der Lagerseite kein Öl oder ein anderer Schmierstoff auf die Rotorseϊte gelangt. Hierzu ist in DE 102 07 929 eine Kombination einer lagerseitig angeordneten Öldichtung in Verbindung mit einer rotorseitϊg vorgesehenen Gasdichtung vorgeschlagen. Hierbei ist die Gasdichtung als Labyrinthdichtung in Kombination mit mehreren Kolbenringen ausgebildet.. Zwischen der Gasdϊchtung und der Öldichtung ist eine radial verlaufende Trennkammer vorgesehen, die mit einem Trennkammcr-Lüftungskanaf mit der Umgebung verbunden ist. Durch das Vorsehen des Luftungskanals ist es möglich, die Trennkammer auf einen gewünschten Gasdruck, vorzugsweise Umgebungsdruck einzustellen. Hierdurch wird erreicht, dass die über der Gasdichtung abfallende Druckdifferenz und die über der Öldichtung abfallende Druckdifferenz eingestellt werden kann. Durch eine entsprechende Druckeinstellung kann

vermieden werden, dass Öl von der Lagerscite durch die Öldichtung und durch die Gasdichtung hindurch in den Schöpfraum der Schraubenpumpe gelangt.

Bei einer derartigen Wellendichtung kann es vorkommen, dass korrosive Medien, insbesondere Feuchtigkeit, zu den Kolbenringen gefangen und ein Beschädigen oder gar Ausfallen der Wellendichtung hervorrufen. Ferner können aus der Trennkammer giftige oder explosive Gase austreten

Ferner ist es bekannt, einer Wellendichtung ein Sperrgas zuzuführen. Hierbei wird das Sperrgas der Wcllendichtung derart zugeführt, dass ein Eindringen des Schmiermittels, insbesondere des Öls, in den Trockenbereich bzw. den Schöpfraum der Schraubenpumpe vermieden ist. Dies wird dadurch erreicht, dass das Sperrgas zwischen zwei Kolbenringgruppen oder zwei Labyrinthdichtungen zugeführt wird. Durch ein derartiges Zuführen von Sperrgas erhöht sich der Druck in einem Getrieberaum, in dem das zur Schmierung der Lagerstellen vorgesehene Schmiermittel angeordnet ist. Bei einer erforderlichen Entlüftung des Getrieberaums tritt somit ein Ölnebel aus dem Getrieberaum aus. Hierbei erfolgt ein Austreten von Öl in die Umwelt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Weüendichtung zu schaffen, deren Bauteile vor Beschädigungen durch korrosive Medien, Schmutz und dgl, geschützt sind.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1„

Die erfindungsgemäßc Wellendichtung, die insbesondere für Vakuumpumpen und besonders bevorzugt für Schraubenpumpen geeignet ist, weist einen inneren, insbesondere mit einer Rotorwellc verbindbaren Dichtrϊng auf. Der innere Dichtring ist von einem äußeren Dichtring zumindest teilweise umgeben, wobei der äußere Dichtring vorzugsweise ortsfest angeordnet, beispielsweise in einem Gehäuse gehalten ist. Erfindungsgemäß ist eine Sperrgaskammer vorgesehen, die zumindest teilweise durch die Dichtringe

ausgebildet ist und in die über einen vorzugsweise in dem stationären äußeren Dichtring angeordneten Zuführkanal Sperrgas eingeleitet werden kann. Die Sperrgaskammer ist mit einem zwischen dem inneren und dem äußeren Dichtring angeordneten Dichtspalt sowie mit einem Austrittsspalt verbunden, so dass aus der Sperrgaskammer sowohl in den Dϊchtspalt als auch in den Austrittsspalt Sperrgas austreten kann. Der Austrittsspalt ist hierbei vorzugsweise mit einem Schöpfraum verbunden. Der Dichtspalt und der Austrittsspalt sind somit vorzugsweise mit jeweils einer Seite der Dichtung fluidisch verbunden.

Durch das Austreten von Sperrgas sowohl durch den Dichtspalt als auch durch den Austrittsspalt ist sichergestellt, dass keine korrosiven Medien oder Schmutzpartϊkel und dgl. zu empfindlichen Teilen der Dichtung, wie beispielsweise Kolbenringe, gelangen.

Vorzugsweise ist der Querschnitt des Dϊchtspaltes sowie des Austrittsspaltes derart dimensioniert, dass der Durchflusswiderstand in dem Dichtspait größer ist a\s in dem Austrittsspalt. Dies hat zur Folge, dass stets eine größere Menge an Sperrgas in Richtung des Schöpfraums bzw. auf eine getriebeabgewandte Seite der Dichtung strömt und somit die Sicherheit, dass korrosive Medien oder dgl. in die Dichtung eindringen, weiter erhöht ist. Ein geringerer Teil des Sperrgases strömt durch den Dichtspalt, in dem vorzugsweise Kolbenringe angeordnet sind, in eine sich anschließende Trennkammer.

In dem äußeren und/ oder dem inneren Dichtring ist vorzugsweise eine umlaufende Nut angeordnet. Zur Ausbildung der Sperrgaskammer in der Nut ist vorzugsweise eine mit der Welle verbindbare Sperrgasscheibe vorgesehen. Vorzugsweise weist die Sperrgasscheibc einen in die Nut ragenden Ansatz auf, wobei die Abmessungen des insbesondere ringförmigen Ansatzes derart gewählt sind, dass der Ansatz in montiertem Zustand zur Ausbildung der Sperrgaskammer nicht vollständig in die Nut hineinragt.. Das über den vorzugsweise in dem äußeren Dichtring vorgesehenen Zufuhrkanal in die

Sperrgaskammer gelangende Sperrgas kann aus der Sperrgaskannmer durch einen Kammerspalt austreten. Der Kammerspalt ist durch die Anordnung und die Ausgestaltung der Sperrgasscheibc definiert. Vorzugsweise ist der Kammerspait zwischen der Nut und dem in die Nut ragenden Ansatz ausgebildet. Aus dem Kammerspait kann das Sperrgas in einen Dichtspalt gelangen, der zwischen dem inneren und dem äußeren Dichtring vorgesehen ist. Vorzugsweise sind im Bereich des Dichtspaltes zur Dichtung Kolbenringe und/ oder eine Labyrinthdichtung vorgesehen. Durch den Dichtspalt hindurch gelangt das Sperrgas in eine sich an den Dichtspalt anschließende Trennkammer, die vorzugsweise wiederum durch den inneren und den äußeren Dichtring gebildet ist. Die Trennkammer ist zur Sperrgasabfuhr mit einem Abführkanal verbunden, wobei der Abführkanal vorzugsweise mit der Umgebung verbunden ist.

Durch das erfindungsgemäße Vorsehen eines Dichtspaltes, an den sich eine Trennkammer mit Abführkanal anschließt, ist sichergestellt, dass in den Dichtspalt keine korrosiven Medien oder Schmutzpartikel und dg!, eindringen. Hierdurch sind die vorzugsweise im Dichtspalt angeordneten Kolbenringe vor Beschädigungen geschützt.

Vorzugsweise weist die Sperrgaskammer einen mit dem Kammerspalt verbundenen oder hiervon unabhängigen Austrittsspalt auf. Der Austrittsspalt ist mit dem Schöpfraum verbunden. Hierdurch ist sichergestellt, dass beispielsweise explosive oder toxische Gase aus dem Schöpfraum durch den Dichtspalt bzw. die Gasdichtung hindurch nicht in die Umgebung austreten können. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass stets eine geringe Menge an Sperrgas durch den Austrittsspalt in den Schöpfraum austritt.

Das Vorsehen einer Trennkammer mit Abfuhrkanal hat insbesondere den Vorteil, dass das Sperrgas nicht in ein Getriebegehäuse gelangt, Somit ist auch eine Lüftung eines Getriebegehäuses, bei der Öl mitgerissen werden kann, nicht erforderlich. Ferner ist auf Grund des durch den Abführkanal

abströmenden Sperrgases das Eindringen von korrosiven Medien oder Partikeln vermieden.

Um zu vermeiden, dass aus einem Getrieberaum bzw. von den geschmierten Lagern ein Schmierstoff, wie insbesondere Öl, in die Trennkammer gelangt, ist vorzugsweise zwischen der Trennkammer und dem Getrieberaum bzw. der Lagcrsrelle mindestens eine Schleuderkammer angeordnet. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um im wesentlichen radial ausgebildete Kammern, in denen der Schmierstoff abgeschleudert wird. Die Schleuderkammern sind vorzugsweise mit dem Getrieberaum zur Zuruckfuhrung des Schmierstoffes verbunden. Besonders bevorzugt ist es, die mindestens eine Schleuderkammer ebenfalls durch den inneren und den äußeren Dichtring auszubilden. Hierbei besteht zwischen den beiden Dichtringen ein möglichst geringer Spalt.

Vorzugsweise ist in dem mit der Sperrgaskammer verbundenen Zufuhrkanal eine Drossel vorgesehen, die überkritisch betrieben wird, Hierdurch ist sichergestellt, dass der Sperrgaskammer unabhängig vom Druck im Schöpfraum ein konstanter Sperrgasmasscnstrom zugeführt wird,. Da der Durchflusswiderstand des Austrittsspaltes erheblich geringer ausgeführt ist als der des Dichtspaltes, strömt ein überwiegender Teil des Sperrgases in den Schöpfraum, auch wenn hier der Druck oberhalb des Druckes in der Trennkammer liegt.

Auf Grund der überkritischen Drossel und der gewählten Durchflusswiderstände folgt der Druck in der Sperrgaskammer dem Druck im Schöpfraum und ist höher als dieser. Hierzu wird das Sperrgas vorzugsweise zusätzlich über einen Druckregler zugeführt. Vorzugsweise ist zum Schutz der Düse vor Verschmutzungen der Düse ein Filter vorgeschaltet.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Wellendichtung besteht darin, dass das Zuführen von Sperrgas optional ist. Je nach Anforderungen der Wellendichtung kann das Zuführen von Schutzgas entfallen. Auch ohne das

Zufuhren von Schutzgas weist die Wellendichtung gute Dichtigkeitseigenschaften auf.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vakuumpumpe, insbesondere eine Schraubenpumpe, mit mindestens einer Rotorwelle. Die Rotorwelle ist mit einem Rotor und einem Lager verbunden. Zwischen dem Rotor, der vorzugsweise in einem Schöpfraum angeordnet ist, und dem Lager, bei dem es sich üblicherweise um ein ölgeschmiertes, in einem Getriebcgehäuse angeordnetes Lager handelt, ist eine Wellcndichtung vorgesehen.. Die Wellendichtung ist erfindungsgemäß, wie vorstehend beschrieben, ausgebildet.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausfuhrungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen :

Fig _r 1 eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausfuhrungsform einer Rotorwelle einer Schraubenpumpe im Bereich der Wellcndichtung,

Fig. 2 eine Tcil-Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der

Wellendichtung im Bereich einer Sperrgaskammer,

Fig.. 3 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Rotorwelle einer Schraubenpumpe im Bereich der Wellendichtung,

Fig. 4 eine Teil-Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der

Wellendichtung im Bereich einer Sperrgaskammer, und

Fig. 5 eine Teil-Schnittansicht einer weiteren Ausfuhrungsform der

Wellendichtung im Bereich einer Sperrgaskammer.

Eine Rotorwelle 10 ist auf einer Schöpfraum- oder Trockenseite 12 mit einem Rotor 14 verbunden, wobei zur Vereinfachung der Darstellung in Fig. 1 nur ein Rotorblatt eines beispielsweise als Schraubenrotor ausgebildeten Rotors dargestellt ist. Ferner ist mit der Rotorwelle 10 ein Lager 16 verbunden, bei dem es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um ein Kugellager handelt Das Lager 16 ist beispielsweise ölgeschmiert. Zwischen dem Rotor 14 und dem Lager 16 ist die erfindungsgemäße Wellendichtung angeordnet.

In dem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1) weist die Wellendichtung einen inneren Dϊchtring 18 auf, der fest mit der Rotorwelle 10 verbunden ist. Der innere Dichtring 18 ist von einem äußeren Dichtring 20, der beispielsweise fest in einem nicht dargestellten Gehäuse angeordnet ist, umgeben. In dem äußeren Dichtring 20 ist ein Zuführkanal 22 vorgesehen, der mit einem in einem Gehäuse 24 angeordneten Kanal 26 verbunden ist. Über den Kanal 26 und den Zuführkanal 22 kann ein Sperrgas einer Sperrgaskammer 28 zugeführt werden.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel (Fig. 1 ) ist die Sperrgaskammer durch eine in dem äußeren Dϊchtring 20 vorgesehene umlaufende Nut 30 ausgebildet, wobei in die Nut 30 ein Ansatz 32 einer fest mit der Welle 10 verbundenen Sperrgasscheibe 34 ragt. Die Außenabmessungen des kreϊsrϊngförmigen Ansatzes 32 sind geringfügig kleiner als die Abmessungen der Nut 30, so dass zwischen dem Ansatz 32 und der Nut 30 auf der Innenseite ein Kammerspalt 36, und auf der Außenseite ein Austrittsspalt 38 ausgebildet ist.

Durch die beiden Spalte 36, 38 kann Sperrgas aus der Sperrgaskammer 28 austreten.

Durch den Austrittsspalt 38 tritt Sperrgas in den Schöpfraum 12 aus.

Der Kammerspalt 36 ist mit einem Dichtspalt 40 verbunden, so dass Sperrgas aus der Sperrgaskammer 28 durch den Kammerspalt 36 in den Dichtspalt 40 gelangt und durch diesen hindurch in eine Trennkammer 42 strömt. Aus der Trennkammer 42 gelangt das Sperrgas durch einen Ahführkanal 44 beispielsweise in die Umgebung oder in einen Auffangraum,

Die Trennkammer 42 ist durch eine im äußeren Dichtring 20 vorgesehene Radial-Nut 46 und eine im inneren Dichtring 18 vorgesehene innere Radϊal-Nut 48 ausgebildet, wobei die beiden Nuten 46, 48 einander gegenüberliegend angeordnet sind.

In dem Dϊchtspalt 40 sind im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel drei Kolbenringe 50 angeordnet. Die Kolbenringe 50 sind in entsprechenden Nuten des inneren Dichtrings 18 angeordnet und liegen an der gegenüberliegenden Seite an dem äußeren Dichtring an. Die durch den Dichtspalt 40 hϊndurchtretende Sperrgasmenge ist somit äußerst gering. Verglichen mit der durch den Austrittsspalt 38 in den Schöpfraum 12 austretenden Sperrgasmenge treten vorzugsweise ungefähr 80% des Sperrgases durch den Austrittsspalt 38 aus„

Auf der dem Lager 16 zugewandten Seite der Wellendichtung sind im äußeren Dichtring 20 zwei Schieuderkammcrn 52 vorgesehen. Die Schleuderkammern 52 sind durch im Wesentlichen radial verlaufende Ringnuten im äußeren Dichtring 20 ausgebildet. Die Schleuderkammern dienen zum Abschleudern bzw. zur Aufnahme von Schmiermittel, insbesondere Schmieröl, das aus dem Lager 16 in Richtung des Rotors 14 austritt.. Die Schleuderkammern 52 sind über eine nicht dargestellte Querbohrung mit dem Getrϊebcgehäuse zum Zurückführen des Schmiermittels verbunden.

Eine weitere Ausfuhrungsform der Sperrgaskammer ist in Fig. 2 dargestellt, wobei dieselben oder ähnliche Bauteile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Bei dieser Ausfuhrungsform weist die Sperrgasscheibc 34

keinen in die Nut 30 weisenden Ansatz auf.. Stattdessen weist die Sperrgasscheibe 34 zwei zueinander rotationssymmetrische Ansätze 54, 56 auf, wobei der Ansatz 54 einen größeren Abstand von einer Mittellinie 58 als der Ansatz 56 aufweist. Zwischen den beiden Ansätzen 54, 56 ist die Sperrgaskammer 28 angeordnet, wobei zur Vergrößerung der Sperrgaskammer 28 in der Sperrgasscheibe 34 eine der Nut 30 gegenüberliegende Nut 60 ausgebildet ist.

Die beiden Ansätze 54, 56 ragen in zwei kreisringförmige, in dem äußeren Dichtring 20 vorgesehene Nuten 62 bzw. 64. Die Außenabmessungen der ringförmigen Ansätze 54, 56 sind hierbei wiederum geringfügig kleiner als die Breite der Nuten 62, 64. Hierdurch ist zwischen dem Ansatz 54 und der Nut 62 der Austrittsspalt 38, und zwischen der Nut 64 und dem Ansatz 56 der Kammcrspalt 36 ausgebildet.

Bei einer weiteren Ausführungsforrn (Fig. 3) sind identische oder ähnliche Bauteile wiederum mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.

Der wesentliche Unterschied dieser Ausführungsform (Fig. 3) besteht darin, dass eine Sperrgasscheibe 66, die dieselbe Funktion wie die Sperrgasscheibe 34 aufweist, zweiteilig ist. Hierbei ist ein innerer Sperrgasrϊng 68 der Sperrgasscheibe 66 fest mit der Welle 10 verbunden. Ein äußerer Sperrgasring 70 kann fest mit dem äußeren Dichtring 20 verbunden sein.. Der äußere Sperrgasring 70 weist einen kopfförmigen, zu der Symmetrielinie 58 rotationssymmetrischen Ansatz 72 auf, der in eine entsprechend ausgebildete, ebenfalls zur Achse 58 rotationssymmetrische Ausnehmung 74- in dem inneren Sperrgasring ragt. Hierdurch ist in der Sperrgasscheibe 66 zwischen den beiden Sperrgasringen 68, 70 eine zweite Sperrgaskammer 76, die ebenfalls ringförmig ausgebildet ist, vorgesehen. Diese zweite Sperrgaskammer 76 fuhrt das Sperrgas, das den Spalt 38 passiert hat, zu einem zweiten Spalt 80, durch den das Sperrgas gleichmäßig am Umfang verteilt, in den Schöpfraum 12 ausströmt und hierdurch das Eindringen von Partikeln, Kondensaten sowie

korrosiver oder toxischer Gase verhindert. Da das Sperrgas in den Schöpfraum 12 durch den Ringspalt 80 in Hauptförderrichtung des Rotors 14 geführt wird, bleibt die Öffnung des Ringspaltes 80 im Windschatten der Sperrgasscheibe 66. Auf diese Weise wird, bei Betrieb ohne Sperrgas, die Gefahr stark verringert, dass Partikel oder Kondensate aus dem Fördergasstrom in den Ringspalt 80 gelangen. Dieser Rϊngspalt 80 besitzt eine größere Ringfläche als der Ringspalt 38, so dass der Spalt 38 die bestimmende Drossel, abströmseitig der Sperrgaskammer 28, darstellt. Die Sperrgaskammer 28 ist über eine Vcrteilnut 78 mit den Ringspalten 36 und 38 verbunden, wobei der Ringspalt 36 zwischen dem äußeren Dichtrϊng 20 und dem inneren Dichtring 18 sehr kurz ist und das Gas direkt zu dem Dichtspalt 40 führt, der wiederum von den Kolbenringen 50 eingeengt wird, womit die hier durchtretende Sperrgasmenge äußerst gering ausfällt.

Die Figuren 4 und 5 zeigen zwei weitere Ausfuhrungsformen in einer Teil- Schnϊttansϊcht, wobei ähnliche bzw. entsprechende Bauteile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind.

Hierbei ist in beiden Figuren kein Sperrgasring vorgesehen. In Fig. 4 ist die Sperrgaskammer 28 durch die beiden Dichtringe 18, 20 ausgebildet, wobei die entsprechende Nut in dem inneren Dichtring 18 angeordnet ist.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ist die Sperrgaskammer 28 durch den inneren Dϊchtring 18, den äußeren Dichtring 20 und den Rotor 14 ausgebildet.