DE102011122425A1 - Solar power plant has fixed axial sealing ring in rotatably mounted inlet pipe, which is formed approximately equal to rotatable axial sealing ring that is rotationally connected to outlet pipe - Google Patents
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Abstract
Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Sonnenkraftwerk mit axial dichtender Drehdurchführung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Mit der
Merkmal der bekannten Drehdurchführung ist, dass eine rein radial angeordnete Dichtungsanordnung vorgesehen ist, was bedeutet, dass im Zwischenraum zwischen einem Auslaufrohr und einem Gehäuserohr ein Dichtungspaket angeordnet ist, welches allein in radialer Richtung abdichtet. Die Abdichtung wird hierbei durch Dichtringe bewirkt.Feature of the known rotary feedthrough is that a purely radially arranged sealing arrangement is provided, which means that in the space between an outlet pipe and a housing tube, a seal package is arranged, which seals only in the radial direction. The seal is effected by sealing rings.
Eine rein radiale Abdichtung, die jedoch nicht axial abdichtet, hat den Nachteil, dass sehr hohe Drehmomente aufgenommen werden müssen, was bedeutet, dass die beiden zueinander drehbar angeordneten Rohrteile nur unter Aufwendung hoher Drehmomente zueinander drehbar sind.A purely radial seal, which does not seal axially, has the disadvantage that very high torques must be absorbed, which means that the two mutually rotatably arranged tube parts are only mutually rotatable by applying high torques.
Es bedarf deshalb Antriebsmotoren mit hohen Drehmomenten, um bei Beibehaltung der Dichtungswirkung die Drehvorrichtung unter Drücken von mehr als 100 bar und Temperaturen des Wärmeträgermediums von mehr als 500°C betreiben zu können. Die bekannte Drehvorrichtung benötigt zum Betrieb hohe Drehmomente.It therefore requires drive motors with high torques to operate while maintaining the sealing effect, the rotating device under pressures of more than 100 bar and temperatures of the heat transfer medium of more than 500 ° C. The known rotary device requires high torques for operation.
Mit dem Gegenstand der
Damit entsteht allerdings ein unerwünschter Rohrverschleiß, weil der Dichtring direkt an seinen beiden aneinander gegenüber liegenden Stirnflächen in zugeordneten Gehäuseflächen aufgenommen ist. Außerdem ist die Dichtfunktion nicht sichergestellt, weil mit zunehmender Drehung der Dichtung der einzige Dichtring verschleißt und dann nicht mehr zuverlässig abdichtet.However, this creates an undesirable pipe wear, because the sealing ring is received directly on its two mutually opposite end faces in the associated housing surfaces. In addition, the sealing function is not ensured because with increasing rotation of the seal wears the only seal and then no longer reliably seals.
Es ist ferner ein Axialkugellager eingebaut, das jedoch in Richtung auf das druckausübende Tellerfederpaket nicht drehgesichert ist. Damit besteht der Nachteil, dass bei Verdrehung der zueinander verdrehbaren Teile das axiale Kugellager aufreibt und einem hohen Verschleiß unterliegt. Der gleiche Nachteil gilt im Übrigen auch für das Tellerfederpaket, welches ungeschützt zwischen den zueinander verdrehbaren Teilen liegt, sodass auch hier bei der Verdrehung der zueinander verdrehbaren Rohrstutzen auch ein Abrieb an den radialen Innen- oder Außenflächen des Tellerfederpaketes entsteht.It is also an axial ball bearing installed, which is not secured against rotation in the direction of the pressure-exerting plate spring package. Thus, there is the disadvantage that upon rotation of the mutually rotatable parts, the axial ball bearings aufsteu and subject to high wear. Incidentally, the same disadvantage also applies to the cup spring package, which lies unprotected between the mutually rotatable parts, so that also here at the rotation of the mutually rotatable pipe socket also creates an abrasion on the radial inner or outer surfaces of the plate spring package.
Um den hohen Drücken und Temperaturen bei gleichzeitiger Verdrehbarkeit zu widerstehen, ist nach dem Gegenstand der
Damit besteht aber der Nachteil einer geringen Lebensdauer dieser Dichtung und einer eingeschränkten Verdrehbarkeit, weil mit zunehmender Verdrehfrequenz der beiden zueinander verdrehbaren Rohrteile auch die Dichtung entsprechend verschleißt.But there is the disadvantage of a low life of this seal and a limited twistability, because with increasing rotational frequency of the two mutually rotatable tube parts and the seal wears accordingly.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Sonnenkraftwerk mit axial dichtender Drehdurchführung nach dem Gegenstand der
Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass einander gegenüberliegend an den Stirnseiten der zueinander verdrehbaren Rohrteile ein aus zwei Axialdichtringen bestehende Dichtungsanordnung angeordnet ist, wobei der Axialdichtring über einen zugeordneten weiteren Dichtring an der zugeordneten Stirnfläche des jeweiligen Rohrteils anliegt.An essential feature of the invention is that opposite to each other at the end faces of the mutually rotatable tube parts is arranged a seal consisting of two Axialdichtringen, wherein the Axialdichtring rests on an associated further sealing ring on the associated end face of the respective pipe part.
Mit der gegebenen Dichtungsanordnung bestehend aus zwei aneinander anliegenden Axialdichtringen, die durch eine starke Federvorspannung aufgrund eines Tellerfederpaketes gegeneinander gepresst werden, ergibt sich eine verbesserte Dichtwirkung, weil die sich zwischen den Axialdichtringen ausgebildete Dichtfläche durch den starken Druck des Tellerfederpaketes mit so hoher Kraft zusammengehalten wird, dass ein Ausweichen des Mediums in diese Dichtfläche hinein nicht möglich ist.With the given seal arrangement consisting of two adjoining Axialdichtringen, which are pressed by a strong spring bias due to a cup spring package against each other, there is an improved sealing effect, because the formed between the Axialdichtringen sealing surface is held together by the strong pressure of the plate spring package with such high force that a deflection of the medium in this sealing surface is not possible.
Weil aber diese Axialdichtringe mit einer derartig hohen Federkraft zusammengepresst werden, muss durch entsprechende Materialwahl dafür gesorgt werden, dass diese bei einer gegenseitigen Verdrehung nicht zu schnell verschleißen.But because these Axialdichtringe be compressed with such a high spring force, it must be ensured by appropriate choice of material that they do not wear too quickly in a mutual rotation.
Aus diesem Grund sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass diese Axialdichtringe aus einem Keramik-Material bestehen, d. h. also hart ausgebildet sind und dem entsprechend eine hohe Belastbarkeit haben. Dies ist ein wesentlicher Unterschied zum Gegenstand der vorher genannten
Um aber die relativ harten Axialdichtringe ausreichend gegenüber den Gehäuseanlageflächen abdichten zu können, sieht die Erfindung in einer Weiterbildung vor, dass an den Gehäuseflächen jeweils Dichtringe angeordnet sind, die aus einem relativ weichen Material bestehen. Insbesondere wird für ein derartiges Material Glimmer oder ein vergleichbares Material bevorzugt, wie zum Beispiel Graphit.However, in order to be able to sufficiently seal the relatively hard axial sealing rings relative to the housing contact surfaces, the invention provides, in a development, for sealing rings to be arranged on the housing surfaces which are made of a relatively soft material. In particular, mica or a comparable material is preferred for such a material, such as graphite.
Selbstverständlich kann auch für ein derartiges Material ein hitzebeständiger Kunststoff verwendet werden, unter der Voraussetzung, dass er den angegebenen hohen Drücken und Temperaturen standhält.Of course, for such a material, a heat-resistant plastic can be used, provided that it withstands the specified high pressures and temperatures.
Kern der Erfindung ist also die Materialpaarung zwischen den relativ harten, die eigentlichen Dichtflächen ausbildenden Axialdichtringen, die deshalb gepaart vorliegen, die mit ihren außen liegenden jeweils gehäuseseitig zugewandten Stirnflächen durch relativ weiche Dichtringe gegenüber den Gehäuseflächen abgedichtet sind.The core of the invention is thus the combination of materials between the relatively hard, the actual sealing surfaces forming Axialdichtringen, which are therefore paired, which are sealed with their outer side facing each housing side faces by relatively soft sealing rings against the housing surfaces.
Damit wird der besondere Effekt erzielt, dass einmal ein sehr hoher Dichtungsdruck auf der Dichtfläche zwischen den Axialdichtringen erzeugt wird und andererseits die relativ weichen, jeweils außen an den Axialdichtringen anliegenden weiteren Dichtringe aus einem weichen Material bestehen und ein Hinterkriechen oder Hinterlaufen der harten Axialdichtringe vermeiden.Thus, the particular effect is achieved that once a very high sealing pressure is generated on the sealing surface between the Axialdichtringen and on the other hand, the relatively soft, each externally applied to the Axialdichtringen other sealing rings made of a soft material and avoid crawling or trailing behind the hard Axialdichtringe.
Eine solche Materialpaarung führt zu dem bisher nicht bekannten Effekt, dass mit relativ geringem Drehmoment die beiden Rohrteile zueinander verdreht werden können, und dass wegen der hart ausgebildeten Axialdichtringe (bevorzugt Keramik-Material) eine hohe Lebensdauer gegeben ist. Dies war beim Stand der Technik nicht bekannt.Such a combination of materials leads to the hitherto unknown effect that with relatively little torque, the two tube parts can be rotated to each other, and that because of the hard-formed Axialdichtringe (preferably ceramic material) is given a long service life. This was not known in the prior art.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ferner wesentlich, dass die Lastübertragung des Tellerfederpaketes auf die Axialdichtringe über einen Haltering erfolgt, der zwar in axialer Richtung verschiebbar, aber in radialer Richtung festgesetzt ist, sodass nur eine axiale Verschiebung aufgrund der Federkraft des Tellerfederpaketes stattfinden kann, jedoch keine Verdrehung dieses Ringes, was zu einem unerwünschten Verschleiß des Tellerfederpaketes und des Ringes führen würde.According to a further feature of the invention is also essential that the load transfer of the plate spring package takes place on the Axialdichtringe a retaining ring which is displaceable in the axial direction, but fixed in the radial direction, so that only an axial displacement can take place due to the spring force of the plate spring package However, no rotation of this ring, which would lead to undesirable wear of the plate spring package and the ring.
Dieser Ring ist als Schrägring ausgebildet und ist entweder Teil eines Schrägkugellagers oder eines Schräggleitlagers.This ring is designed as a helical ring and is either part of an angular contact ball bearing or a sliding contact bearing.
Wichtig hierbei ist, dass dieser Haltering am radialen Außenumfang mehrere gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnete Haltelaschen aufweist, welche in zugeordnete Halteausnehmungen am Innenumfang des feststehenden Gehäuserohres eingreifen, sodass damit sichergestellt ist, dass sich dieser das Schrägkugellager oder das Schräggleitlager ausbildende Haltering nicht verdreht, sondern nur eine rein axiale Schiebebewegung ausführt.It is important that this retaining ring on the radial outer circumference has a plurality of evenly distributed around the circumference arranged retaining tabs which engage in associated retaining recesses on the inner circumference of the stationary housing tube, so as to ensure that this angular contact ball bearing or the inclined sliding bearing forming retaining ring is not twisted, but only performs a purely axial sliding movement.
Diese axiale Schiebebewegung schützt also das Tellerfederpaket und das Schräggleitlager oder das Schrägkugellager gegen unbeabsichtigte Verdrehung und damit gegen einen Verschleiß und einen Abrieb, der durch ein Verdrehen gegenüber dem drehbaren Auslaufrohr entstehen könnte.This axial sliding movement thus protects the disc spring assembly and the angular contact ball bearings or angular contact ball bearings against unintentional rotation and thus against wear and abrasion, which could be caused by rotation relative to the rotatable outlet pipe.
Der besseren Verständlichkeit halber wird noch darauf hingewiesen, dass in der folgenden Ausführungsbeschreibung davon ausgegangen wird, dass das Auslaufrohr drehbar ist und das Gehäuserohr und das Einlaufrohr feststehend ausgebildet sind. Hierauf ist die Erfindung nicht beschränkt, denn in gleicher Weise wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung auch die kinematische Umkehrung beansprucht, bei der das Einlaufrohr und das Gehäuserohr drehbar ausgebildet sind und das Auslaufrohr feststehend. Die Begriffe „feststehendes Einlaufrohr” und „drehbares Auslaufrohr” sind also gegeneinander austauschtauschbar und unter der Voraussetzung der Austauschbarkeit ist auch der Schutzumfang des unabhängigen Anspruches 1 zu verstehen.For the sake of clarity, it is also pointed out that in the following description of execution, it is assumed that the outlet pipe is rotatable and the housing tube and the inlet pipe are designed to be stationary. The invention is not limited thereto, because in the same way in the context of the present application, the kinematic reversal is claimed in which the inlet pipe and the housing tube are rotatable and the outlet pipe fixed. The terms "fixed inlet pipe" and "rotatable outlet pipe" are thus interchangeable and interchangeable on the assumption of interchangeability is also the scope of the independent claim 1 to understand.
Ebenso ist die Erfindung nicht auf eine bestimmte Durchströmungsrichtung beschränkt, sondern es können sämtliche Durchströmungsrichtungen vorgesehen sein, sodass die in der späteren Figurenbeschreibung angegebene Durchströmungsrichtung nicht maßgebend ist.Likewise, the invention is not limited to a specific flow direction, but it may be provided all the flow directions, so that the specified in the later figure description flow direction is not relevant.
Eine ähnliche Drehlagensicherung gibt es auch für die vorher genannten erfindungsgemäßen Axialdichtringe, die gegeneinander gepresst die Dichtfläche ergeben, wobei der im drehenden Teil angeordnete Axialdichtring mit zugeordneten Haltelaschen sich auch in Ausnehmungen am drehbaren Teil abstützt und deshalb mit diesem drehbaren Teil mitgenommen wird, während umgekehrt der im feststehenden Teil angeordnete Axialdichtring mit gleichfalls vorgesehenen Haltelaschen am feststehenden Einlaufrohr eingeklinkt ist, um so auch eine drehfeste Verbindung zu dem feststehenden Einlaufrohr zu erbringen.There is also a similar pivot bearing assurance for the aforementioned invention Axialdichtringe pressed against each other give the sealing surface, wherein the arranged in the rotating part Axialdichtring with associated retaining tabs is supported in recesses on the rotatable part and therefore taken with this rotatable part, while the reverse arranged in the fixed part Axialdichtring with likewise provided retaining tabs on the fixed inlet pipe is latched, so as to provide a rotationally fixed connection to the fixed inlet pipe.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.The subject of the present invention results not only from the subject matter of the individual claims, but also from the combination of the individual claims with each other.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. All information and features disclosed in the documents, including the abstract, in particular the spatial design shown in the drawings, are claimed to be essential to the invention insofar as they are novel individually or in combination with respect to the prior art.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.In the following the invention will be explained in more detail with reference to drawings showing only one embodiment. Here are from the drawings and their description further features essential to the invention and advantages of the invention.
Es zeigen:Show it:
In
Umgekehrt ist das am gegenüberliegenden Ende angeordnete Auslaufrohr
Das Medium fließt zum Beispiel in Pfeilrichtung
Der eine Axialdichtring
Das Schnittbild in
Wichtig ist nun, dass die Abstützung der Axialdichtringe
Damit wird ein Hinterkriechen oder Hinterlaufen der Axialdichtringe
Auf dem Außenumfang des Tellerfederpaketes
Am Innenumfang des Gehäuserohres
Die Vorderseite des Tellerfederpaketes
Es ist nur teilweise dargestellt, dass am Innenumfang des Halteringes
Das Schrägkugellager
Demzufolge wird das drehbare Auslaufrohr
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass die als Schrägfläche
Ferner ist wesentlich, die drehende Axialdichtung
Gleiches gilt auf der anderen Seite für den feststehenden Axialdichtring
Die Dichtungskraft wird auf einen groß dimensionierten Flanschring
In
Anhand der Figur soll nochmals das Wirkungsprinzip der Erfindung erläutert werden. Mit dem Pfeil bei
Hieraus ergibt sich das überlegende Dichtprinzip nach der vorliegenden Erfindung und die Vorteile der Erfindung, die darin liegen, dass bei hoher Dichtkraft eine lange Lebensdauer erreicht wird und die beiden gegeneinander verdrehbaren Rohrteile
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Pfeilrichtung (Flussrichtung)Arrow direction (flow direction)
- 1111
- DurchflussraumFlow chamber
- 1212
- Drehrichtungdirection of rotation
- 1313
- Festrichtungfixed direction
- 1414
- Axialdichtring (feststehend)Axial seal (fixed)
- 1515
- Axialdichtring (drehend)Axial seal (rotating)
- 1616
- 1717
- Dichtflächesealing surface
- 1818
- Dichtringseal
- 1919
- Dichtringseal
- 2020
-
Haltelasche (für
30 )Retaining tab (for30 ) - 2121
- Keilflächewedge surface
- 2222
- Zylinderflächecylindrical surface
- 2323
- Schrägflächesloping surface
- 2424
- Dichtungsaufnahmeseal Housing
- 2525
- Kammerchamber
- 2626
- Kammerchamber
- 2727
- Einlaufrohr (feststehend)Inlet pipe (fixed)
- 2828
- Auslaufrohr (drehbar)Outlet pipe (rotatable)
- 2929
- Gehäuserohrhousing tube
- 3030
-
Halteausnehmung (für
20 )Retaining recess (for20 ) - 31 31
- SchräggleitlagerAngular bearings
- 3232
- Halteausnehmungholding recess
- 3333
- Pfeilrichtungarrow
- 3434
- Pfeilrichtungarrow
- 3535
- 3636
- 3737
- 3838
- 3939
- 4040
- TellerfederpaketBelleville spring assembly
- 4141
- Gewindethread
- 4242
- SchrägkugellagerAngular contact ball bearings
- 4343
- Gleitlagerbearings
- 4444
- Halteringretaining ring
- 4545
- Sprengringsnap ring
- 4646
- KugelBullet
- 4747
- Flanschringflange
- 4848
- 5050
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102007025209 A1 [0001] DE 102007025209 A1 [0001]
- DE 102009008426 A1 [0005, 0008, 0010, 0014] DE 102009008426 A1 [0005, 0008, 0010, 0014]
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