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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Drehdurchführung für die getrennte Zuführung mindestens
zweier verschiedener Medien von einem stehenden Maschinenteil in
eine rotierende Welle, wobei die Welle einen zentralen, axial verlaufenden
Zufuhrkanal aufweist, der durch ein erstes axiales Gleitringpaar
abgedichtet ist, und einen zweiten achsparallelen Zufuhrkanal aufweist,
der in der Welle exzentrisch angeordnet ist, wobei eine radiale
Zufuhröffnung
zu dem dezentralen Kanal durch ein zweites Gleitringpaar zwischen
dem stehenden Maschinenteil und der Welle abgedichtet ist.
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Entsprechende
Drehdurchführungen
und im Stand der Technik bekannt. Dabei ist eine axiale Gleitdichtscheibe
im allgemeinen an einem freien Ende einer Welle fixiert und umgibt
einen zentralen Zufuhrkanal bzw. eine zentrale Bohrung der Welle. Die
Welle weist außerdem
einen oder mehrere dezentrale, aber achsparallele Zufuhrkanäle auf,
der oder die über
einen Ringraum mit einer radialen Zufuhröffnung im stationären Maschinenteil
verbunden ist bzw. sind. Diese radiale Zufuhröffnung liegt zwischen dem ersten
und dem zweiten Paar von Gleitdichtscheiben.
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Zum
stromabwärtigen
Ende der radialen Zufuhröffnung
ist also der dezentrale Kanal durch das zweite Gleitringpaar abgedichtet,
d.h. eine mit der Welle rotierende, ringförmige Gleitdichtscheibe ruht z. B.
auf einer stufenförmigen
Erweiterung der Welle, von der auch der dezentrale Kanal ausgeht,
wobei der Innendurchmesser der Gleitdichtscheibe den dezentralen
Zufuhrkanal umfaßt.
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Das
stehende Maschinenteil weist ein im Abstand voneinander zwei federnd
gelagerte Gleitscheiben auf, von denen eine mit einem kleineren Durchmesser
der mitdrehenden Gleitdichtscheibe am freien Ende der Welle gegenüberliegt,
welche den zentralen Zufuhrkanal umfaßt, und die andere der den
dezentralen Kanal umfassenden, mit der Welle drehenden Gleitdichtscheibe
gegenüberliegt. Beide
Gleitdichtscheiben des stehenden Maschinenteils werden gleichzeitig
mit den Gleitdichtscheiben des drehenden Maschinenteils, d.h. der
Welle, in Eingriff gebracht, wobei die federnde Lagerung mindestens
einer oder beider Gleitscheiben am stehenden Maschinenteil etwaige
Toleranzen in den Abständen der
Gleitflächen
an der Welle einerseits bzw. am stehenden Maschinenteil andererseits
ausgleicht. Die radiale Zufuhröffnung
des stehenden Maschinenteils ist dabei gegenüber der Welle axial auf einer
Seite der radialen Zufuhröffnung
(i. a. stromabwärts)
durch das zweite Gleitdichtungspaar abgedichtet und auf der anderen
Seite (stromaufwärts)
durch das erste Gleitdichtungspaar, welches gleichzeitig auch den
inneren zentralen Zufuhrkanal abdichtet.
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Die
Begriffe „stromaufwärts" und stromabwärts" werden hier in dem
Sinne verwendet, daß eine Strömung von
dem stehenden in das rotierende Maschinenteil unterstellt wird,
woraus sich die Strömungsrichtung
in den Zufuhrkanälen
eindeutig ergibt (in 1 von
rechts nach links).
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In
der Regel arbeiten Gleitdichtungen nach dem Prinzip der Leckschmierung.
Das durch einen Zufuhrkanal unter Druck zugeführte Fluid dringt in den Dichtungsspalt
ein, der zwischen den einander gegenüberliegenden und aufeinander
gleitenden Dichtflächen
gebildet wird und bildet je nach Art des Fluids im Idealfall einen
Schmierfilm. Selbst wenn das in den Dichtungsspalt eintretende und
hindurchtretende Fluid keine oder kaum schmierende und reibungsmindernde
Eigenschaften hat, so sorgt es zumindest für eine gewisse Kühlung der
Gleitdichtflächen
und für
den Abtransport der entstehenden Reibungswärme. Bei der oben beschriebenen,
bekannten Drehdurchführung,
welche gleichzeitig eine zentrale und eine dezentrale Zufuhr getrennter
Fluide erlaubt, führt
diese Eigenschaft von Gleitdichtungen dazu, daß durch den Dichtungsspalt
der ersten Gleitringdichtung hindurchtretendes Fluid des zentralen Kanals
in den Bereich der Zufuhröffnung
für den
dezentralen Kanal übertritt
oder aber, falls der Druck in dem dezentralen Kanal höher sein
sollte als in dem zentralen Kanal, umgekehrt Fluid, welches dezentral zugeführt wird,
durch den Dichtungsspalt der Gleitringdichtung für den zentralen Kanal in diesen
zentralen Kanal eintritt.
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Dies
kann je nach dem speziellen Anwendungszweck nachteilig und daher
unerwünscht
sein, zumal sich die Größe des Lecks
derartiger Gleitringdichtungen nur sehr schwer exakt festlegen und
bestimmen läßt, sondern
im Verlauf des Gebrauchs und auch abhängig von äußeren Parametern wie Temperatur,
Druck, Drehzahl und der Art der verwendeten Fluide abhängt.
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Demzufolge
hat die aus dem Stand der Technik bekannte Zwei-Wege-Drehdurchführung den Nachteil,
daß die
beiden Kanäle
bzw. die darin transportierten Fluide sich über das unvermeidliche Dichtungsleck
wechselseitig beeinflussen können.
Außerdem
ist bei den bekannten Zwei-Wege-Drehdurchführungen
die Kanalzuordnung der verschiedenen Fluide in der Weise festgelegt,
daß zentral
immer das Fluid mit dem höheren
Druck zugeführt
werden soll. Dies führt
aber zwangsweise dazu, daß durch
die Gleitringdichtung des zentralen Kanals Fluid in den dezentralen
Kanal übertritt,
und schränkt
außerdem die
Wahlfreiheit in der Zufuhr von Fluiden durch den zentralen und den
dezentralen Kanal, sowie der gewünschten
Drücke
ein.
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Gegenüber diesem
Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Zwei-Wege-Drehdurchführung
zu schaffen, bei welcher sich die beiden durch die verschiedenen
Kanäle
zugeführten
Fluide wechselseitig nicht beeinflussen können, die Zufuhr durch die
zentralen bzw. dezentralen Kanäle
beliebig ausgetauscht werden kann und auch keine Einschränkungen
hinsichtlich der Wahl der Zufuhrkanäle aufgrund der relativen Zufuhrdrücke bestehen.
Bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung führen
außerdem
zu geringeren Leckraten, verbunden mit einem ruhigeren Lauf der rotierenden
Welle. Dies bedeutet wiederum, daß sowohl die möglichen
Druckbereiche als auch die maximalen Drehzahlen entsprechender Drehdurchführungen
gegenüber
den aus dem Stand der Technik bekannten Werten für entsprechende Zwei-Wege-Drehdurchführungen
noch erheblich gesteigert werden können.
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Die
vorstehend genannte Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung
dadurch gelöst,
daß die
eingangs definierte Drehdurchführung
ein drittes Paar von Gleitdichtscheiben aufweist, welches zwischen
der radialen Zufuhröffnung
des dezentralen Kanals und dem ersten Gleitdichtscheibenpaar für den zentralen
Kanal angeordnet ist.
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Dies
führt dazu,
daß die
Abdichtung des zentralen Kanals völlig unabhängig von der Abdichtung des
dezentralen Kanals erfolgt. Während
der zentrale Kanal durch ein einziges Paar von Gleitdichtscheiben
abgedichtet ist, welches am freien Ende der Welle angeordnet ist
und den zentralen Zufuhrkanal umgibt, weist der achsparallele, aber
dezentrale Kanal unvermeidlich eine radiale Zufuhröffnung auf,
die erfindungsgemäß in axialer
Richtung auf beiden Seiten durch ein separates Gleitscheibenpaar
abgedichtet ist.
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Dies
wiederum führt
dazu, daß der
Leckraum des ersten Gleitscheibenpaares nicht mehr mit dem Zuführungsbereich
des dezentralen Kanals in Verbindung steht und auch umgekehrt stehen
die Leckräume,
die die zweiten und dritten Gleitscheibenpaare umgeben, nicht mehr
mit dem zentralen Kanal in Verbindung. Diese Leckräume können außerdem noch durch
zusätzliche
Dichtungen gegenüber
der Umgebung abgedichtet werden. Das Vorsehen eines dritten Gleitscheibenpaares
zwi schen der radialen Zufuhröffnung
des dezentralen Kanals und dem freien Ende der Welle ermöglicht außerdem noch
das Anordnen eines zusätzlichen
Kugellagers zwischen dem ersten und dem dritten Gleitscheibenpaar,
so daß das
freie Ende der Welle, welches gegenüber dem stromabwärtigen Ende,
das auch den dezentralen Kanal enthält, verjüngt ist, wesentlich ruhiger läuft, was
insbesondere auch die Dichtungseigenschaften des ersten Gleitscheibenpaares
verbessert und höhere
Drücke
sowie höhere
maximale Drehzahlen erlaubt.
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Dabei
kann der zweite, dezentrale Kanal in der bevorzugten Ausführungsform
aus mehreren achsparallelen Bohrungen bestehen, die unter gleichen
Winkelabständen
und unter gleichen Radien um den zentralen Zufuhrkanal herum angeordnet sind.
In der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung besteht der dezentrale Kanal aus insgesamt sechs parallelen,
und unter Winkelabständen
von jeweils 60° um
den zentralen Zufuhrkanal herum angeordneten Bohrungen. Diese sind über einen
gemeinsamen, den zentralen Teil der Welle umgebenden Ringraum miteinander
und über
diesen auch mit der radialen Zufuhröffnung des stehenden Maschinenteils
verbunden.
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In
einer noch weiter bevorzugten Ausführungsform wird der ringförmige Zufuhrraum
für den dezentralen
Kanal zumindest teilweise durch einen Einschnürungsabschnitt der Welle gebildet,
wobei dieser Einschnürungsabschnitt
im Bereich des ohnehin stufenförmig
verjüngten
Endabschnittes der Welle liegt. Dies ermöglicht es, die Drehdurchführung bei gegebenen
Querschnitten der Zufuhrkanäle
noch kompakter und mit einem geringeren Außendurchmesser auszubilden.
Weiterhin hat dies den Vorteil, daß die ringförmigen Gleitscheiben der zweiten
Gleitdichtung, die vorzugsweise ebenfalls im Bereich dieser Einschnürung angeordnet
werden, trotz eines relativ geringen Durchmessers immer noch einen
ringförmigen
Durchlaßraum
mit ausreichendem Querschnitt zwischen den innenflächen der
Gleitscheiben und der äußeren Wand
der Einschnürung
der Welle bilden. Ohne eine entsprechende Einschnürung würde dieser
Querschnitt deutlich verringert oder aber die Gleitscheiben müßten einen
größeren Innendurchmesser
haben, damit nicht der Ringraum einen Strömungsengpass für den dezentralen
Kanal bildet. Ein kleinerer Innendurchmesser der Gleitscheiben bedeutet
aber geringere Relativgeschwindigkeiten und somit weniger Reibungswärme bei
gegebener Drehzahl und ermöglicht
dadurch umgekehrt höhere Drehzahlen
ohne Überlastung
der Gleitdichtungen.
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Wahlweise
könnte
auch das dritte Gleitscheibenpaar noch im Bereich der Einschnürung angeordnet
sein, obwohl dies nicht erforderlich ist, weil das dritte Gleitscheibenpaar
außerhalb
des Strömungsweges
durch den dezentralen Zufuhrkanal und den Ringraum liegt, welcher
den dezentralen Zufuhrkanal mit einer radialen Zufuhröffnung verbindet,
und daher außer
dem Leckstrom durch das dritte Gleitscheibenpaar keinerlei Fluid
zwischen dem Außenumfang
der Welle und dem dritten Gleitscheibenpaar hindurchtreten muß. Das dritte
Gleitscheibenpaar schließt also
den ringförmigen
Zufuhrraum in Richtung des freien Endes der Welle dicht ab.
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Das
zusätzliche
dritte Gleitscheibenpaar hat unter anderem den Vorteil, daß zwischen
dem dritten Gleitscheibenpaar und dem ersten Gleitscheibenpaar (für den zentralen
Kanal) noch ein den äußersten
Endabschnitt der Welle umgebendes Kugellager angeordnet werden kann,
was nach dem Stand der Technik nicht möglich ist, da sich bei der
bekannten Drehdurchführung
dieses Kugellager dann innerhalb des abgedichteten Bereiches des
dezentralen Zufuhrkanals befinden würde.
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Dieses
zusätzliche
Kugellager sorgt für
einen besonders ruhigen Lauf auch des verjüngten Endabschnitts der Welle
insbesondere bei hohen Drehzahlen, bei denen leicht Vibrationen
auftreten können,
zumal dieser Endabschnitt der Welle gegenüber dem stromabwärtigen Teil
verjüngt
ist und gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
zusätzlich
eine Einschnürung
vor der stufenförmigen
Erweiterung der Welle aufweist, die den dezentralen Kanal aufnimmt.
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Ein
weiteres Kugellager kann an dem erweiterten Abschnitt der Welle
und in der Nähe
des zweiten Gleitscheibenpaares auf der stromabwärtigen Seite desselben angeordnet
werden.
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Weiterhin
ist die Drehdurchführung
zweckmäßigerweise
so aufgebaut, daß jedes
der Gleitringpaare von einem eigenen Leckraum umgeben ist, wobei
der jeweilige Leckraum insbesondere gegenüber etwaigen benachbarten Kugellagern
vorzugsweise abgedichtet sein sollte. Allerdings gibt es auch andere
konstruktive Maßnahmen,
die z.B. durch die Wirkungen der Zentrifugalkraft der rotierenden
Welle verhindern, daß durch
den Dichtspalt von Gleitscheiben hindurchtretendes Leck-Fluid in
den Bereich benachbarter Kugellager gelangt.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Drehdurchführung sind
die zweiten und dritten Gleitscheibenpaare derart angeordnet, daß die der
radialen Zufuhröffnung
jeweils nächstliegenden
Gleitdichtscheiben jeweils dem stehenden Maschinenteil zugeordnet
sind, während
die von der Zufuhröffnung
abgelegenen Gleitdichtscheiben der beiden Paare von Gleitdichtungen
mit der drehenden Welle verbunden sind.
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Dabei
sind die dem stehenden Maschinenteil zugeordneten Gleitdichtscheiben
zweckmäßigerweise
auf axial beweglichen, aber gegenüber dem stehenden Maschinenteil
nicht drehenden Gleitkolben angeordnet, wobei die Gleitkolben ihrerseits
in der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung durch elastische Dichtungen gegenüber der radialen Zufuhröffnung abgedichtet
sind und gleichzeitig eine gewisse federnde Vorspannung in Richtung
der mit der Welle verbundenen Gleitdichtscheiben erfahren. Die beiden
Gleitdichtkolben sind ringförmig
ausgebildet und umfassen die rotierende Welle im Abstand zueinander,
so daß dazwischen
ein radialer Spalt gebildet wird, der mit der radialen Zufuhröffnung des
stehenden Maschinenteils in Verbindung steht. Die Innenfläche eines
der Gleitkolben bildet dabei zusammen mit der Außenwand der Welle in diesem
Bereich, vorzugsweise in dem eingeschnürten Bereich der Welle, einen
Teil des Ringraumes, der mit dem dezentralen, achsparallelen Kanal
in Verbindung steht.
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Am
freien Ende der Welle ist vorzugsweise eine Schraubhülse vorgesehen,
welche einerseits als Halterung für eine mitrotierende Gleitdichtscheibe der
dritten Gleitdichtung dient und gleichzeitig auch die mitrotierende
Gleitdichtscheibe der ersten Gleitdichtung auf der Stirnseite des
Wellenendes festhält. Einzelheiten
der Klemmung einer solchen Gleitdichtscheibe sind in der gleichzeitig
anhängigen
deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2004 003 459 dargelegt, wobei deren
Merkmale auch im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung verwirklicht
werden können.
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Die
entsprechende Hülse,
die den Endabschnitt der Welle umfaßt, ist gegenüber der
Welle vorzugsweise durch eine O-Ring-Dichtung abgedichtet, wobei
diese O-Ring-Dichtung dementsprechend zwischen dem ersten und dem
dritten Gleitscheibenpaar angeordnet ist und mit der Welle und der
Hülse sowie
den durch diese gehaltenen Gleitscheiben rotiert.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform
und der dazugehörigen Figuren.
Es zeigen:
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1 einen
axialen Schnitt durch eine komplette Drehdurchführung,
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2 eine
Draufsicht auf die in 1 dargestellte Drehdurchführung von
links,
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3 eine
Ausschnittvergrößerung des
mit III bezeichneten, eingekreisten Bereiches in 1 und
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4 eine
Ausschnittvergrößerung des
in 1 mit IV bezeichneten, einkreisten Bereiches.
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Man
erkennt in 1 eine Drehdurchführung, die
insgesamt mit 100 bezeichnet ist und die im wesentlichen
aus einer rotierenden Welle 2 und einem stehenden Maschinenteil 1 besteht,
wobei das stehende Maschinenteil 1 seinerseits aus mehreren, im
allgemeinen ringförmigen
Elementen zusammengesetzt ist, bestehend aus einem Hauptabschnitt 20, einem
Endabschnitt 21 und mehreren Kleinteilen, wie z.B. Kugellageraußenringe,
Dichtungen 12, 44, 25, 39, Gleitkolben 13, 13', 37,
Sicherungsringen 5, O-Ring-Dichtungen d und Befestigungselementen, wie
z.B. Schrauben. Mit Ausnahme einiger Befestigungselemente (wie z.B.
der Schrauben 32, 36, 34) oder Federn
sind alle vorgenannten Elemente bezüglich der zentralen Achse 30 weitgehend
symmetrisch ausgebildet. Mit der Welle 2 rotierende Bauteile
sind vor allem die Gleitdichtscheiben oder Gleitdichtringe 6a, 7a, 5a,
die Klemmhülse 16,
Dichtungen auf der Welle 2 sowie die Innenringe der Kugellager 18, 19. Auch
der Innenring 31 für
die Dichtung 24 und die den Innenring auf der Welle abdichtenden
O-Ringe rotieren gemeinsam mit der Welle, während alle übrigen Teile der Drehdurchführung dem
stehenden Maschinenteil zugeordnet sind. Für die Benutzung der Drehdurchführung wird
einfach deren Flansch 33 mit dem entsprechend passend ausgebildeten
Endflansch eines rotierenden Maschinenteils verbunden, in welches
die Zuführung
verschiedener Fluide erfolgen soll. Der Endflansch 33 ist
in der Draufsicht in 2 zu erkennen. Die in 1 auf
dem Endflansch zu erkennenden O-Ring-Dichtungen sorgen für eine dichte Verbindung zwischen
dem rotierenden Maschinenteil und der Welle 2 der Drehdurchführung, die
im Gebrauch gemeinsam miteinander rotieren.
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Die
Welle 2 weist einen zentralen Zufuhrkanal 3 für ein erstes
Fluid und einen dezentralen Zufuhrkanal 4 für ein zweites
Fluid auf, wobei, wie aus 2 ersichtlich
ist, der dezentrale Zufuhrkanal 4 tatsächlich aus insgesamt sechs
achsparallelen und unter gleichmäßigen Winkelabständen angeordneten Bohrungen
besteht.
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Ausgehend
von dem Flansch 33 ist die Welle 2 stufenförmig verjüngt und
weist einen ersten Abschnitt 2a mit größerem Durchmesser auf, in welchem
neben dem zentralen Zufuhrkanal 3 auch der dezentrale Zufuhrkanal 4 (bestehend
aus insgesamt sechs Bohrungen) angeordnet ist, und einem verjüngten Abschnitt 2b,
der nur den zentralen Kanal 3 aufweist.
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Am Übergang
von dem Abschnitt 2a zu dem verjüngten Abschnitt 2b ist
außerdem
noch eine zusätzliche
Einschnürung 2c vorgesehen,
innerhalb welcher die Welle gegenüber ihrem Endabschnitt noch
zusätzlich
verjüngt
ausgebildet ist. Weitere Profilierungen der Welle, wie z.B. die
Abstufung zur Aufnahme des Kugellagers 18, ein Gewinde 36,
auf welches die Hülse 16 aufgeschraubt
werden kann etc., brauchen hier nicht weiter erläutert zu werden.
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Im
folgenden wird, neben 1, auch auf die vergrößerten Ausschnitte
gemäß den 3 und 4 Bezug
genommen.
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Der
zentrale Kanal 3 ist mit einer radialen Anschlußöffnung 35 für ein erstes
unter einem Druck P2 stehendes Fluid verbunden, wobei wegen der
zentralen Anordnung des Kanals 3 diese Zufuhröffnung ebensogut
auch zentral an dem Endabschnitt 21 des stehenden Maschinenteils 1 angeordnet
sein könnte. Etwaige
Ventile, die in dem Endabschnitt 21, davor, oder auch innerhalb
des Kanals 3 angeordnet werden könnten, sind hier nicht dargestellt.
An dem stirnseitigen Ende der Welle 2 und dem Abschnitt 21 des stehenden
Maschinenteils 1 befindet sich eine erste Gleitdichtung 5,
die aus zwei Gleitscheiben bzw. Gleitringen 5a, 5b besteht.
Der mit der Welle mitrotierende Gleitring 5a wird durch
eine Klemmhülse 16, welche
auf ein Außengewinde 36 der
Welle aufgeschraubt ist, auf der Stirnfläche der Welle festgeklemmt
und ist dort über
einen O-Ring d abgedichtet. Ein gegenüberliegender Gleitring 5b ist
mit auf einem axial bewegbaren, hohlen Gleitkolben 37 mit
einer weiteren Klemmhülse 38 befestigt
und ebenfalls durch einen weiteren O-Ring gegenüber dem Gleitkolben 37 abgedichtet.
Eine federnd elastische Dichtung 39 liegt an der Außenseite
des Gleitkolbens 37 an und dichtet diesen innerhalb des
stehenden Maschinenteils 21 ab. Eine nicht dargestellte
Feder drückt
den Gleitkolben 37 in Richtung des Wellenendes, so daß nach der
Montage der Welle 2 in dem stehenden Maschinenteil 1 die
beiden Gleitdichtringe 5a, 5b mit einem leichten
und durch die Wahl der elastischen Dichtung 39 vorgebbaren
Druck aneinander anliegen. Die Gleitringdichtung 5 bzw.
deren Klemmhülsen 16, 38 sind
von einem Leckraum 40 umgeben, in welchen das durch den
Dichtspalt zwischen den Gleitringen 5a, 5b hindurchtretende
Fluid austreten kann, welches dann über den Leckanschluß L1 abgeführt wird.
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Wie
man sieht, erhält
man somit einen abgedichteten Übergang
von dem radialen Anschluß 35 des
Endabschnitts 21 des stehenden Maschinenteils 1 in
den zentralen Kanal 3 der rotierenden Welle 2. Alle
prinzipiell getrennten, aber miteinander verbundenen Teile dieses Übergangs
sind gegeneinander abgedichtet, wobei eine wesentliche Relativbewegung
nur zwischen den beiden Gleitdichtringen 5a, 5b stattfindet,
die den eigentlichen Übergang
vom stehenden in das drehende Maschinenteil definieren.
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Die
Zuführung
von Fluid in den dezentralen Kanal erfolgt über eine weitere radiale Anschlußöffnung 15 des
Hauptabschnitts 20 des stehenden Maschinenteils 1.
Dieser Hauptabschnitt 20 umfaßt sowohl den stufenförmig erweiterten
Abschnitt 2a als auch die verjüngten und eingeschnürten Abschnitte 2b und 2c der
Welle, wobei die radiale Zufuhröffnung 15 durch
zwei Gleitscheibenpaare 6 bzw. 7 zu beiden axialen
Seiten hin abgedichtet ist. Dabei ist ein Gleitdichtring 6a mit
der Stirnseite der stufenförmigen
Erweiterung der Welle fest verbunden und rotiert demzufolge mit
der Welle, während
ein weiterer Gleitdichtring 6b an einem Gleitkolben 13 befestigt
ist, der in dem stehenden Maschinenteil axial beweglich geführt ist,
jedoch nicht mit der Welle rotiert. Die zylindrischen Innenflächen der
Gleitdichtringe 6b sowie die ebenfalls im wesentlichen
zylindrische Innenfläche des
Gleitkolbens 13 definieren zusammen mit der Außenwand
der Welle in diesem Bereich einen Abschnitt des Ringraums 10,
der mit der radialen Zufuhröffnung 15 in
Verbindung steht. Im Bereich des Ringraums 10 weist die
Welle eine Einschnürung 2c auf,
die effektiv eine radiale Erweiterung des Ringraums 10 nach
innen bewirkt. Der in dem stehenden Maschinenteil 1 bzw.
dem Hauptabschnitt 20 desselben axial beweglich gelagerte
Gleitkolben 13 ist durch eine elastische Dichtung 12 zum
einen gegenüber
dem Hauptabschnitt 20 des stehenden Maschinenteils 1 abgedichtet.
Eine axiale Vorspannung des Gleitkolbens 13 mit der daran
befestigten Gleitdichtscheibe 6b in Richtung der Gleitdichtscheibe 6a liefert
eine im Querschnitt in Form einer Punktreihe dargestellte Feder 26,
die gleichzeitig auch den entgegengesetzt ausgerichteten Gleitkolben 13' in Richtung
der Gleitdichtung 7 vorspannt.
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Auf
der anderen axialen Seite der radialen Zuführöffnung 15 ist spiegelbildlich
ein mit dem erstgenannten Kolben 13 identischer Gleitkolben 13 vorgesehen,
welcher ebenfalls axial beweglich gelagert ist und eine Gleitdichtscheibe 7b trägt, die
ebenfalls dem stehenden Maschinenteil 1 zugeordnet ist
und demzufolge nicht mit der Welle rotiert. Diese Gleitdichtscheibe 7b liegt
ihrerseits in gleitendem Kontakt an einer Gleitdichtscheibe 7a an,
welche mit einer Erweiterung des in der 1 linken
Endes der Klemmhülse 16 abgedichtet
und fest verbunden ist, wobei diese Klemmhülse 16 über das
Gewinde 36 auf die Welle 2 aufgeschraubt ist und
mit dieser gemeinsam rotiert.
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Der
in der 1 nach rechts über
die radiale Zufuhröffnung 15 hinweg
auslaufende Ringraum wird somit auf dieser Seite zwischen dem stehenden
und dem drehenden Maschinenteil durch das Gleitscheibenpaar 7a, 7b abgedichtet.
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Auch
hier wird der Gleitkolben 13' durch
eine elastische Dichtung 12 abgedichtet und durch die Feder 26 in
Richtung der Gleitscheibe 7a vorgespannt, so daß die Gleitdichtflächen der
Gleitringe 7a, 7b mit leichtem Druck aneinander
anliegen. Beide Gleitringpaare 6, 7 sind wiederum
von Leckräumen 41, 42 umgeben,
wobei der Leckraum 41 durch eine zusätzliche Gleitlippendichtung 24 gegenüber dem
benachbarten Kugellager 18, 22 abgedichtet wird.
Diese Leckdichtung 24 ist im stehenden Maschinenteil angeordnet
und berührt
mit einer schmalen Dichtlippe einen mit der Welle 2 rotierenden
Laufring 31, welcher gleichzeitig als Haltering für den Innenring
des Kugellagers 18 dient. Dieser Dichtring 31 ist
wiederum durch einen zusätzlichen
Sicherungsring s in axialer Richtung fixiert. Die Dichtung 24 braucht
den Innenring 31 nur leicht zu berühren, so daß in diesem Bereich nur wenig
Reibungswärme
entsteht, da durch diese Dichtung 24 lediglich ein Leckraum
abgedichtet wird, der nicht unter Druck steht, wobei allein das
Kugellager vor dem als Leck durch die Dichtung 6 austretenden
Fluid geschützt
werden soll.
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Beide
Leckräume 41, 42 sind
mit einem gemeinsamen Leckanschluß L2 verbunden, durch welchen
das Leck-Fluid abfließen
bzw. abgesaugt werden kann.
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Der
Leckraum 42 könnte
ebenfalls durch eine der Dichtung 24 ähnliche Dichtung zwischen dem
Abschnitt 20 des stehenden Maschinenteils 1 und
der Außenfläche der
Hülse 16 abgedichtet
sein, wobei allerdings allein die geometrische Ausgestaltung der
Hülse 16 und
des angrenzenden Kugellagers 23 dafür sorgt, daß aufgrund der mit der Welle rotierenden
Hülse etwaiges
Leck-Fluid, welches zwischen den Gleitdichtringen 7a, 7b austritt,
radial nach außen
weggeschleudert wird und somit kaum eine Gefahr besteht, daß dieses
Fluid durch den schmalen Spalt zwischen der Hülse 16 und dem die
Hülse 16 umgebenden
Dichtring 44 hindurchtritt.
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Ein
besonderer Vorteil dieser Ausgestaltung mit einer zusätzlichen
Gleitdichtung 7a, 7b liegt darin, daß nunmehr
ein weiteres Kugellager 19, bestehend aus einem Innenring,
einem Außenring
und dazwischen angeordneten Kugeln, auf dem Endabschnitt der Welle
zwischen den Dichtungen 5 und 7 angeordnet werden
kann. Dabei wird der Kugellagerinnenring durch die Klemmhülse 16 gehalten,
die somit eine dreifache Funktion ausfüllt, nämlich Haltern des Dichtringes 5a,
des Dichtringes 7a und des Kugellagers 19. Der
Innenring des Kugellagers 19 wird durch eine entsprechende
Sicherungsscheibe s in axialer Richtung auf der Hülse 16 fixiert,
deren linker Endabschnitt zur Aufnahme des Gleitdichtrings 7a stufenförmig erweitert
ist.
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Dieses
Kugellager 19 sorgt für
einen vibrationsärmeren
Lauf des Endabschnitts der Welle und damit für bessere Abdichtung im Bereich
der Dichtungen 5 und 7.
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Im
Vergleich zum Stand der Technik lassen sich mit der dargestellten
Drehdurchführung
Fluide bei deutlich höheren
Drücken
und deutlich höheren Drehzahlen übertragen.
Konkret lassen sich mit der dargestellten Konstruktion Drehdurchführungen
herstellen, welche mit Drücken
P1 und P2 von über
100 und bis zu 200 bar und Drehzahlen bis zu 10.000 pro Minute betrieben
werden können,
wobei es nicht drauf ankommt, ob der zentrale Kanal mit einem höheren Druck
beaufschlagt wird als der dezentrale Kanal.
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Gleichzeitig
ist die Drehdurchführung
relativ kompakt und kann daher problemlos an rotierende Wellen angeflanscht
werden, wobei das stehende Maschinenteil zweckmäßigerweise elastisch gelagert und
fixiert wird.
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Für Zwecke
der ursprünglichen
Offenbarung wird darauf hingewiesen, daß sämtliche Merkmale, wie sie sich
aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen für einen
Fachmann erschließen,
auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren
Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen
Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmale oder
Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen
wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder
sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher
denkbarer Merkmalskombinationen wird hier nur der Kürze und
der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet. Beispielsweise
müssen
nicht alle drei Kolben 13, 13' und 37 axial beweglich
sein. In der Praxis könnte
einer der Kolben starr bzw. mit dem zugeordneten stehenden Maschinenteil 20 bzw. 21 verbunden
sein. Demzufolge könnte
man auch auf eine der Dichtungen 12 bzw. 39 verzichten,
und anstelle der elastischen Dichtungen 12 und/oder 39 auch
einfache O-Ringe verwenden und gleichzeitig die entsprechenden Gleitkolben
durch Federn in axialer Richtung vorspannen. Ebenso wäre es möglich, die
Klemmhülse 16 mehrteilig
auszuführen,
wobei jedes der einzelnen Teile eine der Funktionen erfüllen würde, die
in der dargestellten Ausführungsform
von der Klemmhülse 16 gleichzeitig
erfüllt
werden. Die Gleitscheiben 5a, 5b könnten auch
auf andere Weise als durch die dargestellte Klemmung befestigt werden,
z. B. in einen Falz eingeklebt werden, ähnlich den Gleitscheiben 6a,
b und 7a, b.