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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Drehdurchführung gemäß des Oberbegriffes
des Anspruchs 1.
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Bei
den vorgenannten Drehdurchführungen wird über
mindestens eine Wärmeträger-Zu-/Ableitung mit
einem flüssigen Wärmeträger eine Gleitringdichtung
eines sich drehenden Hohlwellenendes mit Wärme oder Kälte
beaufschlagt.
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Axiale
Gleitringdichtungen für Drehdurchführungen (rotary
joint) sind seit langem bekannt. Sie dienen dazu rotierende und
mit einem Fluid durchspülte Hohlwellen und ähnliches
gegenüber einem stationären Gehäuse abzudichten.
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Das
Grundprinzip einer axialen Gleitringdichtung besteht darin, dass
zwei einander gegenüberliegende axiale Dichtungsflächen
aufeinander anliegen und relativ zueinander rotieren, wobei sie
einen Dichtungsspalt bilden. Dabei ist eine mitdrehende, ringförmige
Dichtungsfläche auf dem rotierenden Körper als
Gleitring angeordnet. Auf dem stationären Teil befindet
sich die dichtende Gegenfläche als Gegenring. Die Auswahl
der Werkstoffe für die Ausbildung des Gleitringes und/oder
Gegenringes ist abhängig von den jeweiligen Anwendungsbedingungen,
wie aufliegender Druck auf den Dichtungen, Innendruck, Art des fluiden
Mediums, Drehgeschwindigkeit und anderes. Übliche Werkstoffe
sind Graphitwerkstoffe, Metall, Keramik oder Kunststoff, insbesondere
Teflon®. Im Sinne der vorliegenden
Erfindung ist es nicht notwendig, dass Gleitring oder Gegenring
aus einem der zuvor genannten Materialien gesondert hergestellt
ist. Vielmehr kann wenigstens eine der zuvor genannten Ringe auch
als eine plane Oberfläche des stationären Teils
und/oder der rotierenden Hohlwelle ausgebildet werden. Methoden
zur Auswahl und Anbringung geeigneter Werkstoffe zur Herstellung
des Dichtungsringpaares in der zuvor genannten Art für jeweilige
Anwendungszwecke sind dem Fachmann bekannt.
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Unter
Wärmeträgern wird im Sinne der vorliegenden Erfindung
jedwede Wärme transportierende Flüssigkeit verstanden,
insbesondere Flüssigkeiten auf Wasserbasis. Demzufolge
können Wärmeträger sowohl zum Abtransport
als auch zur Zuführung von Wärme dienen, was beispielseiweise
Wärmeträger in Kühlkreisläufen
umfasst.
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Aus
der
DE 698 25 266 ist
eine Drehkupplung für die Durchleitung von Polierflüssigkeiten
mit einem Kühlkreislauf bekannt, welche den gleichmäßigen
Durchfluss eines Schmirgelfluids ohne Leckage ermöglicht,
um einen gleichmäßigen, steten Poliervorgang über
das sich drehende Anschlussstück bereitzustellen. Konstruktiv
zeichnet sich die Drehkupplung durch die Kombination einer primären
Dichtung der gegeneinander drehenden Teile und einer Umfangsseitendichtung
aus, wodurch das innen strömende Schmirgelfluid von einem
außenseitig separat geführten Kühlwasser
getrennt wird. Das Kühlwasser wird über die innerhalb
der Drehkupplung angeordneten Außenflächen der
gegeneinander drehenden Teile der inneren Gleitringdichtung geführt.
Der Austritt von Schmirgelfluid im Bereich der Gleitringe führt hierbei
zur Verunreinigung des Kühlwassers, schlimmstenfalls zum
Eintrag von abrasivem Material in den Dichtspalt zwischen den Ringen.
Dadurch wird zum einen das Kühlwasser verunreinigt, zum
anderen wird durch das abrasive Material in Kombination mit der
steten Drehbewegung die Dichtfläche in kürzester
Zeit zerstört.
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Der
allgemeine Stand der Technik, wird weiterhin an der 1 erläutert.
Die 1 zeigt ein Dichtungssystem wie es beispielsweise
an rotierenden und innenbeheizten Kalandertrommeln Verwendung findet.
Die Figur zeigt das stationäre Gehäuse 1,
welches gegebenenfalls auch den Lagerbock darstellt. Im Gehäuse 1 sind
die Lager 2 angeordnet, hier in Form von Doppelkugellagern.
In der Zeichnung nach rechts erstreckt sich in abgebrochener Darstellung
das Hohlwellenende 3, welche von den Lagern 2 drehbar
geführt wird.
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In
der zeichnerischen Darstellung links befindet sich die Wärmeträger-Zu/Ableitung 4 im
Gehäuse 1, welche einen Zulaß für
das fluide Medium darstellt, beispielsweise heißes Wasser.
Der Fluß des fluiden Mediums ist mit einem Pfeil angedeutet.
Es versteht sich, dass sich die Strömungsrichtung auch
umkehren kann. In diesem Fall wirkt der Zulaß als Ablaß.
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Zwischen
der Stirnfläche des Hohlwellenendes 3 und der
dem Zulaß 4 zugewandten Gehäusestirnwand 9 ist
die Dichtungseinrichtung 6 angeordnet. Die Dichtungseinrichtung 6 umfaßt
den Gleitring 7, angeordnet auf der Stirnfläche
des Hohlwellenendes 3 sowie den Gegenring 8. Der
Gegenring 8 ist in der dargestellten Ausführungsform
als Dichtungskörper ausgebildet, der zum Beispiel über
ein Gewinde an der Gehäusestirnwandwand 9 befestigt
werden kann. Zwischen den Dichtungsflächen des Gleitringes 7 und
dem Gegenring 8 ist der Dichtungsspalt 11 ausgebildet.
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1 zeigt
eine typische Ausführungsform für eine in einer
Drehdurchführung angeordneten Dichtungseinrichtung. Dabei
umschließt das Gehäuse 1 sowohl die Lager 2 und
Dichtungseinrichtung 6 und verfügt über
entsprechende Wärmeträger-Zu/Ableitungen 4.
Es sind neben der dargestellten, einstückigen Ausführungsform
des Gehäuses auch mehrstückige Ausführungsformen
bekannt, bei denen das Gehäuse 1 aus mehreren
Einzelgruppen zusammengesetzt ist und welche zusammen das geschlossene
Gehäuse bilden. Das Gehäuse bildet, wie zuvor
bereits ausgeführt, gleichzeitig den Lagerbock für
das rotierende Hohlwellenende 3 und verfügt in
der Regel über Befestigungsanschlüsse (nicht gezeigt)
zur Befestigung oder Aufhängung der rotierenden Hohlwelle
in der gewünschten Position.
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Bauartbedingt
weist das bekannte Gehäuse 1 einen Gehäuseholraum 14 auf,
der sich von den Lagern 2 bis zur Gehäusestirnwand 9 in
Längsrichtung erstreckt. Ein Spalt entsteht dadurch in
der Querrichtung zwischen der Innenseite des Gehäuserumpfes
sowie der Außenseite der Dichtungseinrichtung 6 bzw.
dem Abschnitt des Hohlwellenendes 3, welcher sich von den
Lagern 2 bis zur Dichtungseinrichtung 6 erstreckt.
Der zuletzt genannte Abschnitt des Hohlwellenendes 3 wird
zum Zwecke der Beschreibung auch als innerer Hohlwellenstumpf bezeichnet.
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Problematisch
ist, wie zuvor ausgeführt, das Vorhandensein von fluidem
Medium zwischen Gleitring 7 und Gegenring 8 im
Dichtungsspalt 11 durch das geförderte fluide
Medium. Hieraus folgt in nachteiliger Weise, dass Anteile des fluiden
Mediums aus dem Dichtungsspalt 11 auch in den Gehäusehohlraum 14 entweichen.
Weiterhin kann wie bereits erläutert die Dichtfläche
durch zusätzlich eingebrachte Verunreinigungen beschädigt
werden. Diese Vorgänge können insbesondere bei
hohen Drücken des zu transportierenden fluiden Mediums
verstärkt werden. Die austretenden Dämpfe und
Flüssigkeiten können bis in die Lager 2 vordringen
und sich in den Innenwandungen des Gehäusehohlraumes und
der Lager niederschlagen. Es versteht sich, dass der betroffene Innenraum
des Gehäuses und/oder der Lager 2 unter diesem
Einfluß einer erhöhten Korrosionsanfälligkeit unterliegen.
Dies ist nachteilig und abzulehnen, insbesondere da eine erhöhte
Korrosion den häufigen Austausch von Verschleißteilen
notwendig macht, was mit vermehrten Standzeiten einhergeht.
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Angesichts
der Probleme, wie sie auch in der
DE
698 25 266 deutlich werden, stellt sich die Aufgabe, ein
Dichtungssystem für axiale Gleitringdichtungen bereitzustellen,
welche eine verbesserte Schutzwirkung für die Lager und
Laufflächen einer Drehdurchführung mit Gleitringdichtung
aufweisen, insbesondere mit verbesserter Korrosionsschutzwirkung
für die verschleißbelasteten Teile. Weitere Teilaufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Dichtungssystem der zuvor
genannten Art bereitzustellen, das mit überraschend einfachem,
konstruktivem Aufwand längere Laufzeiten bereitstellt.
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Gemäß der
DE 698 25 266 ist zur Lösung dieser
Aufgabe konstruktiv eine hermetische Trennung von Flüssigkeit
und Laufflächen der Gleitringdichtung/Lager bereitzustellen.
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Entgegengesetzt
zu dieser bekannten Lösung wird mit der voliegenden Erfindung
erstmals Schutz für eine gattungsgemäße,
axiale Dichtung beansprucht, die eine Schmierung der aufeinander
rotierenden Dichtflächen von Gleitring und Gegenring durch
das im Inneren geförderte Wärmeträger-Medium
in Kombination mit einem Wärmekreislauf und einem Gehäusespalt
vorsieht. Das Wärmeträgermedium gelangt über
den Gleitfilm in der axialen Gleitringdichtung zur Außenseite
der Drehdurchführung. Hierbei reicht der Gehäusespalt
radial von der Außenatmosphäre bis zur Außenseite
der Gleitringdichtung und ermöglicht das direkte Verdampfen/Abführen von
Wärmeträgerfluid in die Außenatmosphäre. Durch
die einfache, direkte Abführung in die Raumatmosphäre
wird die Korrosionsbelastung von außen angeordneten Lagern
stark verringert. Die Kreislaufführung des Wärmeträgers
ermöglicht die langfristige Verwendung eines gereinigten
und sauberen Fluids. Durch die Kombination der vorgenannten Merkmale werden
deutlich längere Laufzeiten ermöglicht.
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Bevorzugte
Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen
dargestellt. Weitere, vorteilhafte Merkmale finden sich in der nachfolgenden
Beschreibung und den Ausführungsbeispielen, ohne jedoch auf
die erläuterten Ausführungsformen in ihrer Merkmalskombination
beschränkt zu sein. Es versteht sich, dass ein Fachmann
unter Verwendung der Merkmale der unabhängigen Ansprüche
auch einzelne Merkmale der nachfolgenden Ausführungsbeispiele
in weiteren Ausführungsmöglichkeiten vorteilhaft
anwenden kann.
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Die
Erfindung geht von einem Gleitringdichtungssystem bekannter Art
aus, wie es zuvor dargestellt wurde. Der Kerngedanke der Erfindung
liegt darin, das Gehäuse des Gleitringdichtungssystems
mit einer Entlüftung zu versehen, welche es erlaubt die aus
dem Dichtungsspalt austretenden Dämpfe aus dem Gehäuse
abzuleiten. Geeigneter Weise kann die Entlüftung so ausgelegt
werden, dass sie weiterhin ein Ablaufen von Kondensat aus dem Gehäuse und/oder
Abdampfen oder Abtrocknen von Kondensat in dem Gehäusehohlraum
ermöglicht. In einer weiteren Ausführungsform
kann zusätzlich zu der Entlüftung eine weitere Dichtungseinrichtung
Verwendung finden, die ein Durchtreten des Dampfes oder Kondensats
von dem Gehäusespalt zu dem Lager unterbindet.
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Es
zeigen:
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2 eine
erfindungsgemäße Drehdurchführung mit
einem einfachen Zulauf für das fluide Medium;
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3 eine
erfindungsgemäße Drehdurchführung mit
Zu-, und Ablauf für das fluide Medium;
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4 und 5 erfindungsgemäße
Drehdurchführungen mit einem über einen Simmering 27 mit
dem Hohlwellenende 3 verbundenen Gleitring 8;
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6 eine
erfindungsgemäße Drehdurchführung mit
zwei Gleitringen, zwei Gegenringen und zwei Zu- und Ableitungsanschlüssen,
welche die vorteilhafte Führung des Wärmeträgers über
zwei Raumsegmente innerhalb der Drehdurchführung ermöglichen
und
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7 eine
erfindungsgemäße Drehdurchführung mit
zwei Gleitringen, zwei Gegenringen und einem Zu- und zwei Ableitungsanschlüssen,
welche zusätzlich zu den Vorteilen der 6 die
bevorzugte Führung des Wärmeträgers über
mehrere Hohlwellen mit Temperaturgradient ermöglichen.
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2 zeigt
einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Drehdurchführung mit
zwei Schnittebenen, wobei in der oberen Darstellungshälfte
die Schnittebene durch die Hohlwelle gelegt ist, und in der unteren
Darstellungshälfte eine Außenansicht der Hohlwelle
dargestellt ist, bei gleichzeitigem Schnitt durch den Rest der Komponenten
in der Ebene nach der oberen Hälfte der Darstellung.
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Erfindungsgemäß ist
das stationäre Gehäuse 1 aus zwei Teilgehäusen 18 und 19 zusammengesetzt.
Die zuvor genannten Teilgehäuse werden nachfolgend als
Lagerteilgehäuse 18 und Anschlußteilgehäuse 19 bezeichnet.
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2 zeigt
eine erfindungsgemäße Drehdurchführung
umfassend ein stationäres Gehäuse 1, ein
Lager 2, hier als Doppelkugellager, sowie das Hohlwellenende 3.
In bekannter Art ist auf der Stirnfläche des Hohlwellenendes 3 der
Gleitring 7 angeordnet. Korrespondierend hierzu ist der
Gegenring 8 auf einem Gegenringträger 15 angeordnet.
Der Gegenringträger 15 ist axial verschiebbar
mit Spannung, hier vorteilhaft über Federn 16,
beaufschlagt, um einen kontinuierlichen Anpressdruck zwischen Gleitring 7 und
Gegenring 8 zu gewährleisten. Der Gegenringträger 15 ist
weiterhin vorteilhaft mittels O-Ring 17 in verschiebbarer
Weise seitlich gegen die Gehäusesand des Anschlussteilgehäuses 19 abgedichtet.
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Das
Lagerteilgehäuse 18 ist geeigneter Weise an seiner
Außenfläche mit Flanschen oder anders gearteten
Befestigungseinrichtungen (nicht gezeigt) versehen, um die Drehgelenkdurchführung
in geeigneter Weise zu befestigen und die beim Betrieb einer mit
der Drehdurchführung ausgerüsteten Einrichtung aufzunehmen.
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Das
Hohlwellenende 3 ist mittels der Lager 2 im Lagerteilgehäuse 18 drehbar
befestigt. Gegen axiale Verschiebung ist das Lager 2 gehäuseseitig
durch einen Gehäusevorsprung sowie einen Seegering 22 gesichert.
Das Hohlwellenende 3 ist gegen axiale Verschiebung gegenüber
dem Lager 2 mittels des umlaufenden Stirnflansches sowie
eines weiteren Seegerings gesichert.
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Das
Lagerteilgehäuse 18 und das Anschlußteilgehäuse 19 sind
miteinander über Bolzenschrauben 20 kraftschlüssig
verbunden. Hier kommt die vorliegende Erfindung zum Tragen. Mittels
Abstandshalter 21 beabstandet werden das Lagerteilgehäuse 18 und
das Anschlußteilgehäuse 19 dergestalt
miteinander verbunden, dass die beiden Teilgehäuse nicht vollflächig
miteinander in Kontakt treten, sodass ein Gehäusespalt 26 zwischen
den Teilgehäusen geformt wird. Eine geeignete Ausführungsform
eines Abstandshalters 21 ist hier in Form einer Distanzhülse,
angeordnet auf der Bolzenschraube 20, dargestellt.
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In
nicht dargestellter Ausführungsform kann der Abstandshalter 21 auch
in Form von Angussteilen wie Nasen oder Erhebungen, auf wenigstens
einem der Teilgehäuse geformt werden. Erfindungswesentlich
ist dabei vor allem, dass eine direkte Entlüftung in die
Raumatmosphäre für aus dem Dichtungsspalt austretende
Wärmeträgeranteile vorgesehen ist.
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Die
sich aus der erfindungsgemäßen Lösung ergebenden
Vorteile liegen auf der Hand. Dämpfe des Fluids, die aus
dem Dichtungsspalt 11 austreten, können ohne Weiteres
und insbesondere ohne vorherige Kondensation an den Gehäuseoberflächen, durch
den Gehäusespalt 23 direkt in die Außenatmosphäre
abgeführt werden. Soweit es zu Ansammlungen des Fluides
auf den Gehäuseoberflächen kommt, sei es durch
die zuvorgenannte Kondensation oder durch Austreten des Fluids aus
dem Gehäusespalt bei Betriebsstörungen, kann vorteilhafter Weise
die angesammelte Flüssigkeit auch durch den Gehäusespalt
Aabgeführt werden.
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Erfindungsgemäß ist
es nicht notwendig, dass der Gehäusespalt 26 das
Gehäuse 1 vollständig umläuft.
Wesentlich ist, dass die mittels des Gehäusespaltes 26 gebildeten Öffnungen
hinreichend groß sind um eine Ventilation zu ermöglichen.
Geeigneter Weise kann der Gehäusespalt 26 insbesondere
in Schwerkraftrichtung eine Öffnung bereitstellen. Diese
Ausführung ermöglicht ein schwerkraftunterstütztes
Abführen der sich angesammelten Flüssigkeiten, was
insbesondere beim plötzlichen, starken Anfall von Flüssigkeiten
von Vorteil ist. Letzteres kann insbesondere bei Betriebsstörungen
in Form von Undichtigkeiten des Dichtungsspaltes 11 auftreten.
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Zum
weiteren Schutz der Lager 2 kann vorteilhaft eine zusätzliche
Abdichtung gegenüber dem Gehäusespalt 26 erfolgen.
Geeigneter Weise erfolgt die Abdichtung mittels eines Simmerringes 27.
In der dargestellten Ausführungsform ist der Simmerring 27 auf
dem inneren Hohlwellenstumpf des Hohlwellenendes 3 angeordnet,
wobei der Simmerring 27 eine dichtende Wirkung zwischen
dem Lager 2 und dem Gehäusespalt 26 aufweist.
In seinem Aussenumfang hat der Simmerring 27 beim Betrieb
der Drehdurchführung rotierendgleitenden und dichtenden
Kontakt mit der Innenseite des Gehäusevorsprunges des Lagerteilgehäuses 18.
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Bei
der zuletzt genannten Ausführungsform werden Dämpfe
des austretenden Fluides, welche durch die Wirkung des Gehäusespaltes 26 abgeführt werden,
wirkungsvoll am Eintritt in den Spalt zwischen innerem Hohlwellenstumpf
und Gehäusevorsprung und nachfolgendem Durchtritt zum Lager 2 gehindert.
Entsprechendes gilt für Kondensat oder in flüssiger
Form durch den Dichtungsspalt 11 ausgetretenem Wämeträger.
Das hinter dem Simmerring 27 angeordnete Lager 2 ist
damit in zusätzlich verbesserter Weise vor den korrodierenden
Einflüssen der zuvor genannten Dämpfe, dem Kondensat
oder austretendem Fluid geschützt.
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3 zeigt
eine Abwandlung der Ausführungsform nach 2.
In der dargestellten Ausführungsform ist die Drehdurchführung
sowohl mit einem Zulaß als auch mit einem Ablaß,
beide mit dem Bezugszeichen 4 gekennzeichnet, versehen.
Die Strömungsrichtungen des fluiden Mediums sind jeweils
mit Pfeilen veranschaulicht; es versteht sich, dass die Strömungsrichtung
gegebenenfalls umgekehrt werden kann, wodurch sich die Funktion
von Zu-, und Ablaß umkehren. Zu-, und Ablaß 4 sind
entsprechend in der Ausführungsform nach
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2 im
Anschlußteilgehäuse 19 angeordnet. Der
Zulaß ist in der dargestellten Ausführungsform
vorteilhaft mit einem Innenrohr 28 versehen, das strichpunktartig
dargestellt ist. Das Innenrohr 28 erstreckt sich durch
die Dichtungseinrichtung 6 in das Hohlwellenende 3.
Das Innenrohr 28 ist dabei stationär ausgeführt.
Das Innenrohr 28 formt in Zusammenwirkung mit dem Hohlwellenende 3 zwei
Strömungsräume, nämlich einen ersten
Strömungsraum im Inneren des Innenrohrs 28 und
einen zweiten Strömungsraum zwischen dem Innenrohr 28 und
der Hohlwelle 3. Die dargestellte Ausführungsform
ermöglicht das Einleiten eines Fluides, hier als Wärmeträger
oder Kälteträger, durch das Innenrohr 28 und das
Ausfließen des zuvor genannten Fluides durch den Strömungsraum
zwischen dem Innenrohr und der Hohlwelle, wobei es auf die Außenseite
der Hohlwelle wirken kann. Es versteht sich, dass am entgegengesetzten
Ende (nicht dargestellt) der Hohlwelle ein Durchtritt des fluiden
Mediums von dem Strömungsraum innerhalb des Innenrohres 28 in
den Strömungsraum zwischen dem Innenrohr 28 und
der Hohlwelle geschaffen sein muss. Diese Wärmeträgerführung
bietet den Vorteil, dass der frisch mit Wärme/Kälte
beaufschlagte Wärmeträger im Gegenstrom einer
Anpassung des außenseitig geführten Rückstromes
an die Außentemperatur entgegenwirkt und somit ein gleichmäßigeres
Temperaturprofil der Hohlwelle bereitstellt.
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Die
zuletzt dargestellte Ausführungsform weist weiterhin den
Vorteil auf, dass bei einem Kalander oder ähnlichem nur
eine Seite der als Träger fungierenden Hohlwelle mit einer
Drehdurchführung versehen sein muss. Das andere Ende kann
als geschlossener Lagerbock mit in der Hohlwelle angeordneter Umlenkung
ausgeführt sein.
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Vorteilhaft
weisen, wie in den 2 und 3 veranschaulicht,
Ausführungsformen am Lagergäuse 18 auf
der zum Hohlwellenende hin ausgerichteten Seite eine radiale Einkragung
auf. Die radiale Einkragung erstreckt sich direkt angrenzend an den
Auflagebereich der Dichtlippe des auf dem Hohlwellenende 2 angebrachten
Simmerings 27. Dadurch deckt die radiale Einkragung den
Simmering teilweise zum Anschlussteilgehäuse 19 hin
ab. Insbesondere der Auflagebereich der Dichtlippe ist so zusätzlich abgedeckt
und kann selbst bei plötzlich und stoßweise austretendem
Wärmeträger-Fluid nicht mehr direkt benetzt werden.
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Bevorzugt
ist, wie in den 2 und 3 veranschaulicht,
der Gegenringträger 15 mit einer radialen Auskragung
versehen. Die radiale Auskragung ist hier im wesentlichen senkrecht
zur Längsachse der Hohlwelle nach außen hin ausgebildet.
Naturgemäß weist die Auskragung eine zum Gehäusespalt 26 hingewandte
Seite und eine vom Gehäusespalt 26 abgewandte
Seite auf. Vorteilhaft ist der Abstandshalter wie in den 2 und 3 veranschaulicht
auf der vom Gehäusespalt 26 abgewandten Seite
mit Federn versehen, die beim Einsetzen des Abstandshalters 21 und
nachfolgenden Befestigen des Anschlussteilgehäuses 19 unter
axiale Spannung gesetzt werden. Der Abstandhalter wird dadurch elastisch
unter Federspannung, bevorzugt über einen zusätzlichen,
in einer Hinterschneidung angeordneten O-Ring zum Wärmeträger
hin seitlich abgedichtet, im Anschlussteilgehäuse gehalten.
Durch diese besondere Ausführungsform werden sowohl Vibrationen quer
zur Hohlwellenachse über den O-Ring als auch Vibrationen
längs zur Hohlwellenachse über die Federhalterung
kompensiert. Das stationäre Gehäuse bietet trotz
seiner festen Ausrichtung auch bei Erschütterungen und
Vibrationen der Hohlwelle eine vibrationsfeste und stets kraftschlüssig
dichte Lagerfassung. Diese ist besonders dadurch von Vorteil, dass
hier der Dichtungsspalt konstruktiv keinen direkten Zugang zu den
vibrationsbelasteten, bewegten Baugruppen aufweist. Durch die verdeckte
Anordnung von Federn und O-Ring wird die Benetzung mit direkt austretendem
Wärmeträgerfluid unterbunden. Durch diesen konstruktiven
Korrosionsschutz stellt die veranschaulichte Drehdurchführung
erheblich längere Laufzeiten auch bei Vibrationsbelastung der
Hohlwelle, wie sie gerade bei schnell drehenden Hohlwellen auftreten,
zuverlässig bereit.
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Insbesondere
ist eine Gleitringhalterung, wie sie auch in den Ausführungsformen
gemäß der 4 und 5 veranschaulicht
ist, von Vorteil. Hierbei weist der am Hohlwellenende 3 angeordnete
Simmering 27 eine radiale Einkragung auf, welche die Stirnfläche
des Hohlwellenendes 3 zumindest teilweise überdeckt.
Diese Einkragung weist wiederum eine Nut auf, in welche der Gleitring 7 eingesetzt
ist. Der Gleitring 7 ist somit über den Simmering 27 mit
dem Hohlwellenende 3 verbunden. Dadurch wird der Gleitring 7 elastisch
von dem Simmering 27 gehalten und ein direkter Kontakt
der Hohlwelle mit dem Gleitring liegt nicht mehr vor. Die Beständigkeit
einer solchen Halterung erwies sich in Bezug auf den Verschleiß entlang
der Kontaktfläche von Gleitring und Hohlwellenende als
deutlich überlegen. Durch die elastische Halterung auf
dem Hohlwellenende wird eine im wesentlichen unelastische Reibbelastung
der Hohlwelle entlang ihrer Kontaktfläche mit dem Gleitring
deutlich reduziert und allein entlang der einfach zu überwachenden,
selbstgeschmierten Kontaktfläche von Gleitring 7 und
Gegenring 8 kommt es zur nennenswerten Reibbelastung. Bevorzugt
kann ein anteiliger Kraftschluss des Gleitrings zwischen dem Simmering 27 und
dem Gegenring 8 bereitgestellt werden. Die Materialen von
Gegenringträger 15, Gegenring 8, Gleitring 7,
Simmering 27 und Hohlwellenende 3 können
in ihren wechselseitigen Reibungskoeffizienten so aufeinander abgestimmt
werden, dass an jeder Kontaktfläche nur ein Teil der Reiblast anfällt.
Die Reiblast wird dadurch auf eine größere Anzahl
an Kontaktflächen verteilt und auch eine Wärmeentwicklung
fällt über die gesamte Dichtungseinrichtung 6 gleichmäßiger
an.
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Weiterhin
vorteilhaft ist die Wärmeträgerführung
innerhalb der Hohlwelle über ein Innenrohr 28. Hierbei
erlaubt das Innenrohr 28 die gezielte Erwärmung
oder Kühlung der Hohlwelle. Bei aufgeheiztem Wärmeträger
kann dieser über den Zwischenraum zwischen Innenrohr und
Hohlwelleninnenwand zugeführt werden und die Außenfläche
der Hohlwelle 3 wird direkt mit Wärme beaufschlagt.
Dies stellt vorteilhaft den maximalen Wärmefluss zwischen
Wärmeträger und Hohlwellen-Außenwand
bereit. Durch Rückführung des Wärmeträgers
innerhalb der Hohlwelle über das Innenrohr kann über
einen direkt in der Nähe der Zuleitung angeordnete Ableitung
ein weiterer Wärmeverlust des Wärmeträgers
auf Grund von langen Leitungswegen vermieden werden. Der Verlust
an Wärme wird so minimiert und eine energieeffiziente Wärmeträgerführung
mit nur einer Gleitringdichtung wird bereitgestellt. Durch die Rückführung
innerhalb der Hohlwelle kann daher mit nur einer Drehdurchführung
mit einfach zu überprüfendem Verschleiß entlang
der Gleitringdichtung eine beheizte Hohlwelle bereitgesetllt werden.
Es versteht sich, dass mit einem enrgiearmen Wärmeträger
der Oberfläche der Hohlwelle Wärme entzogen und
diese auf gleiche, vorteilhafte Weise auch gekühlt werden kann.
Insbesondere hier erlaubt die erfindungsgemäße
Konstruktion trotz der hohen Temperatur des Wärmeträgerfluids
und der somit erhöhten Neigung, entlang des Dichtspaltes 11 zu
verdampfen, die angestrebten, langen Laufzeiten auf Grund der erfindungsgemäßen,
konstruktiven Schutzmaßnahmen.
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Bevorzugt
wird eine erfindungsgemäße Drehdurchführung
mit zwei Gleitringen, zwei Zuleitungen A1, B1- und einem Ableitungsanschluss
B2 versehen. Die Gleitringe begrenzen zwei radiale Raumsegmente
innerhalb der Drehdurchführung. Hierbei umgibt ein äußeres
Raumsegment radial ein inneres Raumsegment im Bereich des stationären Gehäuses.
Dies erlaubt die Wärmeaufnahme sowie -beaufschlagung über
das äußere Raumsegment mit zurückgeführtem
Wärmeträger. Dabei kann der in die Hohlwelle zugeführte
Wärmeträger nach dem Durchströmen der
Hohlwelle durch weitere Hohlwellen geleitet werden. Gleichzeitig
kann vorteilhaft ein Teil des Wärmeträger-Stroms
rückgeführt und über den Zulass B1 in
das äußere Raumsegment innerhalb der Drehdurchführung
eingeleitet werden. Dadurch wird vorteilhaft zum einen eine Kaskade
von Hohlwellen mit einem Temperaturgradienten ermöglicht
und gleichzeitig der Wärmeverlust des Wärmeträgers
im Bereich der Drehdurchführung minimiert, da hier rückgeführter
Wärmeträger einen niedrigeren Temperaturgradienten
des Gehäuses zur Außenatmosphäre bereitstellt.
Durch die dabei niedriger gehaltene Temperatur des Wärmeträgers
entlang des Dichtspalts wird der erfindungsgemäße,
konstruktive Korrosionsschutz zusätzlich verbessert.
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Besonders
bevorzugt wird eine erfindungsgemäße Drehdurchführung
mit zwei Gleitringen und zwei Zu- und Ableitungsanschlüssen
versehen, welche zwei radiale Raumsegmente innerhalb der Drehdurchführung
begrenzen. Hierbei umgibt ein äußeres Raumsegment
radial ein inneres Raumsegment im Bereich des stationären
Gehäuses. Dies erlaubt die Wärmeaufnahme sowie
-beaufschlagung über das äußere Raumsegment
mit zurückgeführtem Wärmeträger.
Direkte Wärmebrücken zur Außenatmosphäre werden
so gerade im Bereich der Drehdurchführung vermieden und
zusätzlich werden Druckunterschiede zur Außenatmosphäre
auf Grund der erhöhten Temperatur des Wärmeträgers
zusätzlich verringert. Die Gesamtdruckdifferenz eines frisch
temperierten Wärmeträgers fällt hierbei
nur relativ zu dem angrenzend außenseitig rückgeführten
Wärmeträger an, da jeglicher, direkter Kontakt
des frisch mit Wärme beaufschlagten Wärmeträgers
zur Außenatmosphäre über den Dichtungsspalt 11 nur über
den rückgeführten, abgekühlten Wärmeträger
erfolgt. Der so konstruktiv bereitgestellte Druck- und Temperaturgradient
von frischem Wärmeträger zu rückgeführtem
Wärmeträger zur Außenatmosphäre
verringert die Belastung und den Verschleiß entlang der
jeweiligen Dichtungsflächen und stellt eine besonders langlebige
und korrosionsarme Drehdurchführung für stark
aufzuheizende oder abzukühlende Hohlwellen bereit.
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- 1
- Stationäres
Gehäuse
- 2
- Lager
- 3
- Hohlwellenende
- 4
- Wärmeträger-Zu/Ableitung
- 6
- Dichtungseinrichtung
- 7
- Gleitring
- 8
- Gegenring
- 9
- Gehäusestirnwand
- 11
- Dichtungsspalt
- 14
- Gehäuseholraum
- 15
- Gegenringträger
- 16
- Feder
- 17
- O-Ring
- 18
- Lagerteilgehäuse
- 19
- Anschlussteilgehäuse
- 20
- Bolzenschraube
- 21
- Abstandshalter
- 22
- Seegering
- 23
- Gehäusespalt
- 26
- Gehäusespalt
- 27
- Simmerring
- 28
- Innenrohr
- A1,
- B1
Zulass
- A2,
- B2
Ablass
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 69825266 [0006, 0013, 0014]