DE102015110988A1

DE102015110988A1 - Leak-reduced rotary feedthrough

Info

Publication number: DE102015110988A1
Application number: DE102015110988.3A
Authority: DE
Inventors: Dennis Hoff; Stephan Ott
Original assignee: GAT GES fur ANTRIEBSTECHNIK MBH; GAT Gesellschaft fuer Antriebstechnik mbH
Current assignee: GAT GES fur ANTRIEBSTECHNIK MBH; Moog GAT GmbH
Priority date: 2015-07-07
Filing date: 2015-07-07
Publication date: 2017-01-12
Also published as: DE112016003067A5; WO2017005797A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehdurchführung (10) zum Überführen von Fluiden von einem feststehenden Maschinenteil (1) in einen rotierenden Maschinenteil (2), mit einer Gleitringdichtung (4) in Form zweier aufeinander gleitend angeordneter, ebener, im Wesentlichen kreisförmiger Gleitringdichtflächen (5), bei welcher der eine Gleitring (6) stirnseitig auf einem axial bewegbaren Hohlkolben (8), welcher in dem feststehenden Maschinenteil (2) angeordnet ist, und der andere Gleitring (7) auf dem rotierenden Maschinenteil (3) angeordnet ist derart, dass die Gleitringdichtflächen (5) während der relativen Drehung des rotierenden und des stehenden Maschinenteils aufeinander gleiten und in Dichtkontakt miteinander stehen. Um eine Drehdurchführung der eingangs genannten Art zu schaffen, die trotz Trockenlaufsicherheit dennoch nur geringe Leckverluste bei gleichzeitig verbesserter Dichtwirkung auch bei der Hindurchführung eines nicht-schmierenden Mediums und sogar bei hohen Drehzahlen des rotierenden Maschinenteils aufweist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Gleitringdichtung (4) ein Federelement (11) aufweist, das eine Schließkraft auf den Hohlkolben (8) ausübt, sodass die Gleitringe (6, 7) auch ohne Druckbeaufschlagung des Hohlkolbens durch ein hindurchgeführtes Medium in Dichtkontakt stehen.The present invention relates to a rotary feedthrough (10) for transferring fluids from a stationary machine part (1) into a rotating machine part (2), comprising a mechanical seal (4) in the form of two, essentially circular, substantially circular mechanical seal surfaces (5). in which the one sliding ring (6) on the front side on an axially movable hollow piston (8), which in the stationary machine part (2) is arranged, and the other sliding ring (7) on the rotating machine part (3) is arranged such that the Sliding seal surfaces (5) slide on each other during the relative rotation of the rotating and stationary machine part and are in sealing contact with each other. In order to provide a rotary feedthrough of the aforementioned type, which despite dry running safety yet only low leakage at the same time improved sealing effect even when passing a non-lubricating medium and even at high speeds of the rotating machine part, the invention proposes that the mechanical seal (4) a spring element (11) which exerts a closing force on the hollow piston (8), so that the sliding rings (6, 7) are in sealing contact even without pressurization of the hollow piston by a medium passed through.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehdurchführung zum Überführen von Fluiden von einem feststehenden Maschinenteil in einen rotierenden Maschinenteil, mit einer Gleitringdichtung in Form zweier aufeinander gleitend angeordneter, ebener, im Wesentlichen kreisförmiger Gleitringdichtflächen, bei welcher der eine Gleitring auf einem axial bewegbaren Hohlkolben, welcher in dem feststehenden Maschinenteil aufgenommen ist, und der andere Gleitring auf dem rotierenden Maschinenteil angeordnet ist derart, dass die Gleitringdichtflächen während der relativen Drehung des rotierenden und des stehenden Maschinenteils aufeinander gleiten und in Dichtkontakt miteinander stehen.The present invention relates to a rotary feedthrough for transferring fluids from a fixed machine part to a rotating machine part, comprising a mechanical seal in the form of two successively arranged, planar, substantially circular Gleitringdichtflächen, wherein the one sliding ring on an axially movable hollow piston which in the stationary machine part is received, and the other sliding ring is arranged on the rotating machine part such that the Gleitringdichtflächen slide on each other during the relative rotation of the rotating and the stationary machine part and are in sealing contact with each other.

Der Hohlkolben kann eine axial vorgeschobene oder eine zurückgezogene Position einnehmen. In der vorgeschobenen Position sind die Gleitringdichtflächen miteinander in Dichtkontakt und in der zurückgezogenen Position sind die Gleitringdichtflächen außer Kontakt und berühren einander nicht, so dass ein entsprechender Spalt zwischen diesen Dichtflächen vorhanden ist.The hollow piston can assume an axially advanced or a retracted position. In the advanced position, the sliding ring sealing surfaces are in sealing contact with each other, and in the retracted position, the sliding ring sealing surfaces are out of contact and do not contact each other, so that there is a corresponding gap between these sealing surfaces.

Drehdurchführungen für Fluide sind in vielfältiger Art bekannt, unter anderem als Fluid-Kupplungsvorrichtungen, Kühlwassereinrichtungen oder Drehvorrichtungen. Sie werden in Maschinen eingesetzt, bei denen fließfähige Medien, wie zum Beispiel Wasser, Öl oder Luft, von einem feststehenden Maschinenteil in einen rotierenden Maschinenteil geleitet werden, zum Beispiel um Aggregate an dem rotierenden (oder an dem feststehenden) Maschinenteil mit Wasser oder Öl oder Luft zu versorgen. Eine Umkehr der Fließrichtung ist selbstverständlich ebenso gut möglich, Anwendungen dafür sind u. a. ein Verstellen pneumatisch oder hydraulisch betätigbarer Elemente, ein Spülen, ein Kühlen oder ein Ausblasen.Rotary unions for fluids are known in a variety of ways, including as fluid coupling devices, cooling water devices or rotary devices. They are used in machines in which flowable media, such as water, oil or air, are passed from a fixed machine part in a rotating machine part, for example, to aggregates on the rotating (or fixed) machine part with water or oil or To supply air. A reversal of the flow direction is of course just as possible, applications are u. a. an adjustment of pneumatically or hydraulically actuated elements, a rinse, a cooling or a blow-out.

Häufig ist die unabhängige Übertragung mehrerer unterschiedlicher Fluide erforderlich, die in manchen Fällen durch unterschiedliche Kanäle erfolgt, in anderen Fällen jedoch (zeitlich nacheinander) durch den gleichen Kanal erfolgen muss.Often, the independent transmission of several different fluids is required, which in some cases takes place through different channels, but in other cases must occur (in succession) through the same channel.

Typischerweise umfasst ein Gehäuse der Drehdurchführung den Dichtungsbereich, vorzugsweise in relativ engem Abstand, unter Umständen auch unter Verwendung weiterer nicht druckbeaufschlagter Dichtungen, um etwaige Leckfluide aufzufangen oder zurückzuführen oder auch um Lecks zwischen relativ zueinander nicht drehbaren Maschinenteilen zu vermeiden oder zu reduzieren.Typically, a housing of the rotary feedthrough comprises the sealing area, preferably at a relatively close distance, possibly also using other non-pressurized seals, to catch or return any leaking fluids or to avoid or reduce leaks between relatively non-rotatable machine parts.

Drehdurchführungen der oben definierten Art sind beispielsweise bekannt aus den deutschen Patentanmeldung DE 103 49 968 und den deutschen Patentschriften DE 196 21 020 sowie DE 36 00 884 . Neben radialen Drehdurchführungen, bei welchen die Überführung des Fluids auf einer zylindrischen Umfangsfläche der Welle erfolgt, gibt es auch sogenannte axiale Drehdurchführungen, bei welchen Fluid über die Stirnseite an einem Ende einer Welle oder die Stirnseite einer stufenförmigen Erweiterung der Welle zu- bzw. abgeführt wird. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den letztgenannten Typ von Drehdurchführungen.Rotary unions of the type defined above are known for example from the German patent application DE 103 49 968 and the German patents DE 196 21 020 such as DE 36 00 884 , In addition to radial rotary feedthroughs, in which the transfer of the fluid takes place on a cylindrical peripheral surface of the shaft, there are also so-called axial rotary feedthroughs, in which fluid via the front side at one end of a shaft or the front side of a stepped extension of the shaft is supplied or removed , The present invention relates to the latter type of rotary feedthroughs.

Eine entsprechende Fluid-Kupplungsvorrichtung wie eingangs erläutert ist aus den europäischen Patentschriften EP 1 724 502 B1 sowie EP 2 497 978 B1 bekannt. Bei dem europäischen Patent EP 1 724 502 B1 handelt es sich um eine mit einem Rotorglied in Verbindung stehende Fluid-Kupplungsvorrichtung, betreibbar mit einem kompressiblen oder inkompressiblen Kühlmedium. Die Zufuhr des Kühlmediums erfolgt in axialer Richtung. Die Übergangsfläche zwischen feststehendem und rotierendem Maschinenteil weist eine Dichtungsanordnung in einer radialen Ebene auf, welche aus einem drehenden, am Rotorglied befestigten Dichtglied und einem nicht-drehenden Dichtglied, welches frei von externen Öffnungs- oder Schließkräften auf die Dichtungsanordnung ist, besteht und im Falle einer Druckbeaufschlagung durch den Medieneinlass ein sogenanntes Ausgleichsverhältnis zwischen 0,5 und 0,67 aufweist, das als das Verhältnis der Schließflächen zu den Öffnungsflächen definiert wird, wobei offenbar die Gleitdichtflächen als Öffnungsflächen angesehen werden. Das europäische Patent EP 2 497 978 B1 beschreibt eine vergleichbare Fluid-Kupplungsvorrichtung, jedoch mit dem Unterschied, dass zumindest ein mit dem nicht-rotierenden Dichtungselement verbundenes Arbeitsfederelement eine Öffnungskraft auf die Dichtungsanordnung ausübt, um das rotierende und das nicht-rotierende Dichtungsglied voneinander zu trennen. Die Dichtungsanordnung sieht für Ausgleichsverhältnisen größer als 0,67 eine in Öffnungsrichtung wirkende Feder vor.A corresponding fluid coupling device as explained above is known from the European patents EP 1 724 502 B1 such as EP 2 497 978 B1 known. In the European patent EP 1 724 502 B1 it is a fluid coupling device in communication with a rotor member operable with a compressible or incompressible cooling medium. The supply of the cooling medium takes place in the axial direction. The transition surface between fixed and rotating machine part has a sealing arrangement in a radial plane, which consists of a rotating, attached to the rotor member sealing member and a non-rotating sealing member which is free from external opening or closing forces on the seal assembly, and in the case of Pressurization through the media inlet has a so-called compensation ratio between 0.5 and 0.67, which is defined as the ratio of the closing surfaces to the opening surfaces, apparently the Gleitdichtflächen are considered as opening surfaces. The European patent EP 2 497 978 B1 describes a comparable fluid coupling device, but with the difference that at least one working spring member connected to the non-rotating seal member exerts an opening force on the seal assembly to separate the rotating and non-rotating seal members. The seal arrangement provides for compensation ratios greater than 0.67 before an acting spring in the opening direction.

Mit einer derartigen Fluid-Kupplungsvorrichtung werden sowohl flüssige (schmierende) Fluide, zum Beispiel Wasser- oder Öl-basierte Kühlmedien, als auch gasförmige (nicht-schmierende) Kühlmedien, wie zum Beispiel trockene Luft oder andere Gase, über ein und dieselbe Drehdurchführung zugeführt. Die Verwendung von. Flüssigkeiten, die im Allgemeinen inkompressibel sind, hat den Vorteil, dass die sich gegenüberliegenden und aufeinander gleitenden Dichtflächen der Gleitringdichtung durch dazwischen eindringende Flüssigkeit geschmiert und gekühlt werden und somit ein Trockenlaufen und ein Festfressen oder schneller Verschleiß vermieden wird.With such a fluid coupling device, both liquid (lubricating) fluids, for example water or oil-based cooling media, and gaseous (non-lubricating) cooling media, such as dry air or other gases, are supplied via one and the same rotary union. The usage of. Liquids, which are generally incompressible, have the advantage of lubricating and cooling the opposing sliding surfaces of the mechanical seal against each other by intervening fluid, thereby avoiding dry running and galling or rapid wear.

Bei der Verwendung von gasförmigen (kompressiblen) Medien wie zum Beispiel Luft zum Kühlen an einer Werkzeugmaschine, wird der Hohlkolben im Allgemeinen durch externe Mittel, wie zum Beispiel Federn, aus der Kontaktposition zurückgezogen oder -gedrückt, so dass die Dichtflächen auseinanderbewegt sind und ein kleiner Spalt zwischen den beiden Dichtflächen bestehen bleibt. Das Trockenlaufen wird somit durch Verzicht auf den vollen Dichtkontakt zwischen den Dichtflächen der Gleitdichtringe vermieden. Dies ist zwar mit einem entsprechenden Leckverlust verbunden, der aber nach dem Stand der Technik unvermeidlich ist.When using gaseous (compressible) media such as air for Cooling on a machine tool, the hollow piston is generally retracted or pushed out of the contact position by external means, such as springs, so that the sealing surfaces are moved apart and a small gap remains between the two sealing surfaces. Dry running is thus avoided by dispensing with the full sealing contact between the sealing surfaces of Gleitdichtringe. Although this is associated with a corresponding leakage, but is inevitable in the prior art.

Das oben erwähnte und in der EP 1 724 502 B1 etwas weniger präzise und pauschal definierte Ausgleichsverhältnis ist in der vorliegenden Beschreibung etwas abweichend bezeichnet als Belastungsfaktor und definiert als das Verhältnis einer in Schließrichtung druckbeaufschlagten Fläche des Hohlkolbens, der in Öffnungsrichtung keine Flächen gegenüber liegen, die durch den gleichen Druck beaufschlagt werden (= hydraulisch belastete Fläche A_H), zu der Kontaktfläche A der Gleitdichtringe, die aufgrund des (unvollständigen) Dichtkontaktes von einem mit dem Radius der Kontaktfläche abnehmenden Druck beaufschlagt wird. Dieser Belastungsfaktor und das in den obigen Druckschriften definierte Ausgleichsverhältnis stimmen nur dann überein, wenn der Hohlkolben neben den Dichtflächen keine in Öffnungsrichtung mit dem jeweiligen Fluiddruck beaufschlagten Flächen aufweist.The above mentioned and in the EP 1 724 502 B1 somewhat less precisely and flatly defined compensation ratio is referred to in the present description as slightly different than load factor and defined as the ratio of a pressure-actuated in the closing direction surface of the hollow piston, which face in the opening direction no surfaces which are acted upon by the same pressure (= hydraulically loaded area A _H ), to the contact surface A of the Gleitdichtringe, which is acted upon by the (incomplete) sealing contact by a decreasing with the radius of the contact surface pressure. This load factor and the compensation ratio defined in the above documents only coincide if the hollow piston does not have any areas acted on in the opening direction with the respective fluid pressure in addition to the sealing surfaces.

In guter Näherung nimmt der Druck auf die Gleitringdichtflächen, wenn sie in Dichtkontakt miteinander stehen, von ihrem jeweiligen Innenradius, wo unvermeidlich noch der volle Druck des Mediums ansteht, zu dem äußeren Radius der Kontaktfläche, wo der Druck auf den Umgebungsdruck abgefallen ist, in etwa linear mit der Radiusdifferenz (R_a – R_i) ab (R_a = Außenradius der Kontaktfläche, R_i Innenradius der Kontaktfläche). Die entsprechenden Flächen sind für einen konkreten Hohlkolben mit Gleitringen in 4 identifiziert und in der zugehörigen Beschreibung nochmals erläutert. Daraus ergibt sich, dass bei einem Belastungsfaktor von etwa 0,5 im geschlossenen Zustand der Gleitringdichtung annähernd ein Gleichgewicht zwischen den Öffnungs- und den Schließkräften herrscht, die auf den Hohlkolben wirken. Ein weitgehendes Gleichgewicht zwischen diesen Kräften vermindert die Reibung zwischen den Gleitringdichtflächen reduziert und damit deren Erwärmung und Verschleiß.To a good approximation, the pressure on the sliding ring sealing surfaces when in sealing contact with each other increases from their respective inner radius where inevitably the full pressure of the medium is still present to the outer radius of the contact surface where the pressure has dropped to ambient pressure linear with the radius difference (R _a - R _i ) from (R _a = outer radius of the contact surface, R _i inner radius of the contact surface). The corresponding surfaces are for a concrete hollow piston with sliding rings in 4 identified and explained again in the accompanying description. It follows that with a loading factor of about 0.5 in the closed state of the mechanical seal approximately a balance between the opening and closing forces prevails, which act on the hollow piston. A broad balance between these forces reduces the friction between the face seal surfaces and thus reduces their heating and wear.

Sobald jedoch der Dichtspalt sich öffnet und Medium mit entsprechendem Druck aus dem Spalt zwischen den Gleitringdichtflächen austritt, trifft die Annahme eines annähernd linearen Druckabfalls zwischen den Gleitdichtflächen nicht mehr zu, d. h. der über die Gleitdichtflächen gemittelte Druck wird größer, so dass das Kräftegleichgewicht aufgehoben und der Hohlkolben und die Dichtung in geöffneter Stellung gehalten werden. In der Praxis wird daher der Belastungsfaktor auf Werte deutlich oberhalb von 0,5 eingestellt, damit die Dichtung bei hinreichender Druckbeaufschlagung geschlossen bleibt.However, as soon as the sealing gap opens and medium exits the gap between the sliding ring sealing surfaces with the appropriate pressure, the assumption of an approximately linear pressure drop between the sliding sealing surfaces no longer applies. H. the averaged over the Gleitdichtflächen pressure increases so that the equilibrium of forces canceled and the hollow piston and the seal are kept in the open position. In practice, therefore, the load factor is set to values well above 0.5, so that the seal remains closed with sufficient pressurization.

Für die die Trockenlaufsicherheit bei der Hindurchleitung gasförmiger, oder allgemein nicht schmierender Medien wie zum Beispiel Luft sollen aber die Dichtflächen einander möglichst nicht berühren, weil sie sich ansonsten sehr schnell erhitzen und dadurch zerstört werden. Dies wird der EP 2 497 978 bei Ausgleichsverhältnissen oberhalb von 0,67 durch eine den Kolben in Öffnungsrichtung vorspannende Feder sicher gestellt, die bei niedrigem Druck, wie er für die Zufuhr gasförmiger Medien typischerweise vorliegt, die Schließkraft überwindet, die auf den Kolben bei geschlossener Dichtung durch das hindurchströmende Medium erzeugt wird, wobei die Dichtflächen bei genügend hohem Druck in Kontakt bleiben.For the dry running safety in the passage of gaseous, or generally non-lubricating media such as air but the sealing surfaces should not touch each other as possible, otherwise they heat up very quickly and thereby destroyed. This will be the EP 2 497 978 at compensation ratios above 0.67, by a spring biasing the piston in the direction of opening, which at low pressure, as is typical for the supply of gaseous media, overcomes the closing force created on the piston when the seal is closed by the fluid passing through it , wherein the sealing surfaces remain in contact at sufficiently high pressure.

Solche trockenlaufsicheren Drehdurchführungen haben allerdings den Nachteil, dass bei einem Wechsel auf ein inkompressibles Mediums, wie z. B. Wasser, Öl oder eine Emulsion, das typischerweise unter wesentlich höherem Druck zugeführt wird, zu Beginn der Zufuhr wegen des zunächst noch offenen Dichtungsspaltes der in Öffnungsrichtung vorgespannten Gleitringdichtung eine erhebliche Menge an Fluid als Leck aus der Dichtung austritt.However, such dry-running safe rotary unions have the disadvantage that when changing to an incompressible medium, such as. As water, oil or an emulsion, which is typically supplied under much higher pressure, at the beginning of the supply due to the initially still open sealing gap of the biased in the opening direction mechanical seal leaks a significant amount of fluid as a leak from the seal.

Gemäß der EP 1 724 502 B1 wird und auf eine Öffnungsfeder verzichtet und dabei der Belastungsfaktor unterhalb von 0,67 eingestellt. Auch bei dieser Vorrichtung sollen jedoch zur Erzielung von Trockenlaufsicherheit bei der Hindurchführung von kompressiblen Medien die Dichtflächen nicht in Kontakt sein, so dass ein Dichtspalt vorliegt, was wiederum die erwähnten Leckverluste bei der Gasdurchleitung und beim Wechsel auf inkompressible Medien verursacht.According to the EP 1 724 502 B1 and dispenses with an opening spring and set the load factor below 0.67. Even with this device, however, to achieve dry running safety in the passage of compressible media, the sealing surfaces should not be in contact, so that there is a sealing gap, which in turn causes the mentioned leakage in the gas passage and when changing to incompressible media.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Drehdurchführung der eingangs genannten Art zu schaffen, die trotz Trockenlaufsicherheit dennoch nur geringe Leckverluste bei gleichzeitig verbesserter Dichtwirkung auch bei der Hindurchführung eines nicht-schmierenden Mediums und sogar bei hohen Drehzahlen des rotierenden Maschinenteils aufweist.Compared to this prior art, the present invention, the object of the invention to provide a rotary feedthrough of the type mentioned, despite low dry safety yet only low leakage at the same time improved sealing effect even when passing a non-lubricating medium and even at high speeds of rotation Has machine part.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einer Drehdurchführung der eingangs genannten Art die Gleitringdichtung ein Federelement aufweist, das eine Schließkraft auf den Hohlkolben ausübt, sodass die Gleitringe auch ohne Druckbeaufschlagung des Hohlkolbens durch ein hindurchgeführtes Medium in Dichtkontakt stehen.This object is achieved in that in a rotary feedthrough of the type mentioned, the mechanical seal has a spring element which exerts a closing force on the hollow piston, so that the sliding rings are also without pressurization of the hollow piston by a medium guided in sealing contact.

Die erfindungsgemäßen Drehdurchführungen können überall dort eingesetzt werden wo z. B. Emulsion, Öl, Wasser im Wechsel mit Gas bzw. Gasen zuverlässig bei einem möglichst geringen Leck von einem stehenden in ein drehendes Maschinenteil (oder umgekehrt) zugeführt werden müssen.The rotary unions according to the invention can be used wherever z. B. Emulsion, oil, water in exchange with gas or gases must be reliably supplied with the least possible leakage from a standing in a rotating machine part (or vice versa).

Bei dieser Ausgestaltung wird durch geschlossen Halten der Dichtflächen ein anfänglicher Leckstoß beim Wechsel auf ein inkompressibles Fördermedium vermieden. Da die Feder in Schließrichtung gespannt ist, bevor das Fördermedium in die Drehdurchführung eingeleitet wird, besteht bereits ein Dichtkontakt zwischen den Gleitringen, wenn das Fördermedium in die Drehdurchführung gelangt. Neben einer verbesserten Dichtwirkung wird darüber hinaus daher auch vermieden, dass sich die Dichtflächen infolge eines schnellen Druckaufbaus im Spalt zwischen den Dichtflächen nicht schließen oder noch weiter auseinander bewegt werden, wie dies im Falle der Verwendung einer Feder in Öffnungsrichtung oder bei Verzicht auf jegliche Feder geschehen kann, wenn das Fördermedium nur unter allmählich steigendem Druck oder in entgegengesetzter Richtung in die Drehdurchführung eintritt.In this embodiment, by keeping the sealing surfaces closed, an initial leakage impact when changing over to an incompressible delivery medium is avoided. Since the spring is tensioned in the closing direction before the fluid is introduced into the rotary union, there is already a sealing contact between the sliding rings when the fluid enters the rotary union. In addition to an improved sealing effect is therefore also avoided that the sealing surfaces do not close due to a rapid pressure build-up in the gap between the sealing surfaces or even further apart, as happened in the case of using a spring in the opening direction or waiving any spring can, if the fluid enters only under gradually increasing pressure or in the opposite direction in the rotary feedthrough.

Trotz der vorhandenen Feder in Schließrichtung ist aber die erfindungsgemäße Drehdurchführung trockenlaufsicher und verhindert ein Festfressen bzw. eine Zerstörung der Dichtflächen. Die Dichtung hat einen geringeren Belastungsfaktor und die Feder übt nur geringe Kraft auf den Kolben aus, so dass die Dichtflächen bei niedrigem Druck, wie er für die Durchführung gasförmiger Medien typisch ist, mit nur geringer Kraft aneinander gedrückt werden.Despite the existing spring in the closing direction, however, the rotating union according to the invention is dry running safe and prevents seizure or destruction of the sealing surfaces. The seal has a lower load factor and the spring exerts only little force on the piston, so that the sealing surfaces are pressed together at low pressure, as it is typical for the implementation of gaseous media, with only little force.

Die vorliegende Erfindung erlaubt somit einen tendenziell kleineren Belastungsfaktor als herkömmliche Drehdurchführungen. Der geringfügige Nachteil eines potentiell höheren Verschleißes bei der Zufuhr eines nicht schmierenden, kompressiblen Mediums wird also neben der Reduzierung des Lecks zusätzlich wettgemacht durch eine Reduzierung des Verschleißes bei unter hohem Druck zugeführten Medien, weil der Effekt des geringeren Belastungsfaktors gegenüber der Zusatzkraft durch die Schließfeder(n) bei hohem Druck deutlich überwiegt und die Gleitdichtflächen bei hohem Druck des zugeführten Mediums trotz der zusätzlichen Schließfeder mit geringerer Kraft aneinander gepresst werden als bei Drehdurchführungen mit einem höheren Belastungsfaktor, die ohne zusätzliche Federunterstützung oder mit Federn, die in Öffnungsrichtung wirken, arbeiten.The present invention thus allows a tendency to lower load factor than conventional rotary joints. The slight disadvantage of a potentially higher wear in the supply of a non-lubricating, compressible medium is therefore made up, in addition to the reduction of the leak, in addition to a reduction in the wear under high pressure fed media, because the effect of the lower load factor compared to the additional force by the closing spring ( n) clearly outweighs at high pressure and the Gleitdichtflächen at high pressure of the supplied medium despite the additional closing spring with less force are pressed together than at rotary unions with a higher load factor, which work without additional spring support or with springs acting in the opening direction.

Die Trockenlaufsicherheit kann eventuell noch dadurch verbessert werden, dass die ringförmigen Gleitdichtflächen nicht exakt konzentrisch angeordnet sind, sondern mindestens eine der Gleitdichtflächen die Rotationsachse nicht als Symmetrieachse hat, so dass die Gleitdichtflächen während der relativen Drehung zwar immer entlang des gesamten Umfangs Kontakt haben, einzelne Teil der Flächen jedoch bei jeder Umdrehung außer Kontakt und anschließend wieder in Kontakt miteinander kommen. Diese radiale Asymmetrie der beiden Gleitringdichtflächen relativ zueinander bewirkt eine bessere Kühlung sowie eine bessere Schmierung im Dichtspalt.The dry running safety can possibly be further improved by the fact that the annular Gleitdichtflächen are not exactly concentric, but at least one of the Gleitdichtflächen the axis of rotation does not have as axis of symmetry, so that the Gleitdichtflächen always have contact along the entire circumference during the relative rotation, single part However, the surfaces come out of contact with each revolution and then come back into contact with each other. This radial asymmetry of the two Gleitringdichtflächen relative to each other causes better cooling and better lubrication in the sealing gap.

Handelt es sich bei dem Fördermedium um Luft oder ein anderes Gas, so liegt der Druck in der Gaszufuhrleitung typischerweise im Bereich von 0 bar bis 10 bar. Ist das Fördermedium hingegen eine Flüssigkeit liegen die typischerweise anstehenden Drücke im Bereich von 0 bis 200 bar, zumeist zwischen 30 und 150 bar.If the medium being conveyed is air or another gas, the pressure in the gas supply line is typically in the range from 0 bar to 10 bar. If, on the other hand, the fluid is a liquid, the typically present pressures are in the range of 0 to 200 bar, usually between 30 and 150 bar.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Drehdurchführung dadurch gekennzeichnet, dass die Schließkraft eines Federelements bzw. die Summe der Schließkräfte mehrerer Federelemente ausreichend ist, um den Hohlkolben in seiner Führung zu bewegen, die auch eine stationäre Gleitdichtung aufweisen kann, wobei letztere aber so ausgewählt werden sollte, dass sie eine entsprechend geringe Reibung mit der axial darauf gleitenden äußeren Hohlkolbenoberfläche hat. Die erforderliche Kraft zum axialen Bewegen des Kolbens kann typischerweise in der Größenordnung zwischen 0,1 und 10 N liegen.In a preferred embodiment, the rotary feedthrough is characterized in that the closing force of a spring element or the sum of the closing forces of a plurality of spring elements is sufficient to move the hollow piston in his leadership, which may also have a stationary sliding seal, the latter should be selected in that it has a correspondingly low friction with the outer hollow piston surface sliding axially thereon. The force required to axially move the piston may typically be on the order of 0.1 to 10N.

Andererseits ist die Federkraft auch so gering und der Belastungsfaktor so nahe bei einem Kraftausgleich, dass bei Beaufschlagung mit geringem Druck, wie er bei Gasen typisch ist, eine Trockenlaufsicherheit gewährleistet ist, weil die Dichtflächen nur mit entsprechend geringer Kraft zusammengehalten werden, so dass auch im Betrieb mit Gasdurchführung nur wenig Reibungswärme an den Dichtflächen entsteht. Es versteht sich, dass auch die Gleitdichtringe für diesen Zweck optimiert werden können, indem sie besonders reibungsarme Oberflächen aufweisen und beispielsweise aus einem hochtemperaturbeständigen Keramik- oder Hartmetallmaterial bestehen. Die vorhandene Trockenlaufsicherheit schlägt sich folglich auch in dem dauerhaften Erhalt einer guten Dichtigkeit bzw. einer geringen Leckrate und in einer langen Lebensdauer der entsprechenden Dichtungen oder Dichtflächen nieder.On the other hand, the spring force is so low and the load factor so close to a force balance that when exposed to low pressure, as is typical for gases, a dry running safety is ensured because the sealing surfaces are held together only with correspondingly low force, so that in Operation with gas feedthrough only a small amount of frictional heat is generated at the sealing surfaces. It is understood that the Gleitdichtringe can be optimized for this purpose by having particularly low-friction surfaces and, for example, consist of a high temperature resistant ceramic or hard metal material. The existing dry running safety is therefore also reflected in the permanent preservation of a good tightness or a low leakage rate and in a long service life of the corresponding seals or sealing surfaces.

Die Fertigungstoleranz der Gleitringe gemäß der vorliegenden Erfindung soll einen Wert von 0,1 Millimeter nicht überschreiten.The manufacturing tolerance of the slip rings according to the present invention should not exceed a value of 0.1 millimeters.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Drehdurchführung dadurch gekennzeichnet, dass drei Federelemente um den Umfang des Hohlkolbens in Winkelabständen von jeweils 120° angeordnet sind. Jedes einzelne der drei in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten Federelemente weist dabei eine solche Schließkraft auf, dass die Federelemente in der Summe eine Schließkraft bewirken, die innerhalb der oben angegebenen Grenzen liegt. Durch die gleichmäßige Verteilung der Federelemente wird verhindert, dass es zur Ausbildung von Drehmomenten um Achsen, die nicht parallel zur Rotationsachse des rotierenden Maschinenteils verlaufen, kommt. Derartige störende Drehmomente könnten nämlich zu einer ungleichmäßigen Druckbeaufschlagung auf die Gleitringdichtflächen führen und somit den Verschleiß von diesen deutlich beschleunigen.In a preferred embodiment, the rotary feedthrough is characterized in that three spring elements are arranged around the circumference of the hollow piston at angular intervals of 120 °. Each of the three circumferentially uniformly distributed spring elements in this case has such a closing force, that the spring elements in the sum effect a closing force that is within the limits specified above. Due to the even distribution of the spring elements is prevents it from forming torques about axes that are not parallel to the axis of rotation of the rotating machine part. Such disturbing torques could namely lead to an uneven pressurization on the Gleitringdichtflächen and thus significantly accelerate the wear of these.

Weiterhin ist in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die Drehdurchführung einen Belastungsfaktor, d. h. ein Flächenverhältnis von hydraulisch belasteter Fläche A_H zur Kontaktfläche A der Gleitringe, zwischen 0.68 und 0.50, bevorzugt zwischen 0.65 und 0.52 und besonders bevorzugt zwischen 0.63 und 0.54 aufweist.Furthermore, in the preferred embodiment of the present invention, provision is made for the rotary feedthrough to have a loading factor, ie an area ratio of hydraulically loaded surface A _H to contact surface A of the slip rings, between 0.68 and 0.50, preferably between 0.65 and 0.52 and particularly preferably between 0.63 and 0.54 ,

Das Flächenverhältnis k = A_H/A von hydraulisch belasteter Fläche A_H zur Kontaktfläche A stellt eine dimensionslose geometrische Kenngröße dar, für die in der Praxis üblicherweise Werte zwischen 0,65 und 1,2 gewählt werden ( Eagle Burgmann, Technik und Auswahl – Gleitringdichtungen, Stand 23. März 2015, S. 8 ). Kleinere Werte bedeuten höhere Entlastung von Seiten des Dichtspalts und damit geringere thermische Belastung der Dichtflächen. Die Gefahr des Abhebens der Dichtflächen, und damit verbunden der Verlust der Dichtwirkung, steigt jedoch mit abnehmendem Flächenverhältnis. Dieser Gefahr wird jedoch in der vorliegenden Erfindung dadurch vorgebeugt, dass ein Federelement in Schließrichtung vorgespannt ist, welches die Dichtflächen bereits ohne Hindurchführung eines Fluids, d. h. ohne Druckbeaufschlagung der Drehdurchführung, aneinander drückt.The area ratio k = A _H / A of hydraulically loaded surface A _H to the contact surface A represents a dimensionless geometric parameter for which in practice values between 0.65 and 1.2 are usually selected ( Eagle Burgmann, Technology and Selection - Mechanical Seals, March 23, 2015, p. 8 ). Smaller values mean greater relief from the side of the sealing gap and thus lower thermal stress on the sealing surfaces. The risk of lifting the sealing surfaces, and associated loss of sealing effect, however, increases with decreasing area ratio. However, this danger is prevented in the present invention in that a spring element is biased in the closing direction, which already presses the sealing surfaces without passing through a fluid, ie without pressurization of the rotary feedthrough.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Drehdurchführung dadurch gekennzeichnet, dass die Drehdurchführung eine erste quasistationäre Dichtung aufweist, deren Dichtflächen mit der Außenfläche des axial bewegbaren Hohlkolbens in Dichtungskontakt stehen.In one embodiment of the present invention, the rotary feedthrough is characterized in that the rotary feedthrough comprises a first quasi-stationary seal whose sealing surfaces are in sealing contact with the outer surface of the axially movable hollow piston.

Es versteht sich, dass die Summe der Schließkräfte eines oder mehrerer Federelemente größer ist als die Haftreibungskraft der ersten quasistationären Dichtung. Die ebenen Gleitringdichtflächen sind dadurch im Zustand ohne Druckbeaufschlagung miteinander federnd vorgespannt, sodass sie sich im Normalfall mit einer wohl definierten Andruckkraft berühren.It is understood that the sum of the closing forces of one or more spring elements is greater than the static friction force of the first quasi-stationary seal. The flat sliding ring sealing surfaces are thereby resiliently biased together in the state without pressurization, so that they normally touch with a well-defined pressure force.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Drehdurchführung dadurch gekennzeichnet, dass der feststehende Maschinenteil aus einem mehrteiligen Gehäuse mit zentraler zylindrischer Bohrung besteht, die als Stufenbohrung ausgebildet ist und in der der axial begrenzt bewegbare Hohlkolben aufgenommen ist. Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft, da sie eine einfachere Herstellung und Montage des feststehenden Maschinenteils erlaubt und einzelne Teile bequemer ausgetauscht werden können.In one embodiment of the present invention, the rotary feedthrough is characterized in that the stationary machine part consists of a multi-part housing with a central cylindrical bore, which is formed as a stepped bore and in which the axially limited movable hollow piston is added. This embodiment is advantageous because it allows easier production and installation of the stationary machine part and individual parts can be replaced more conveniently.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Drehdurchführung, die derart ausgestaltet ist, dass einer der Gleitringe an einem Ende einer zentralen Hohlwelle des rotierenden Maschinenteils fest angeordnet ist und wobei die zentrale Welle wiederum in Wälzlagern, bevorzugt in Form von Kugellagern, drehbar in einem Gehäuse gelagert ist.A further embodiment of the present invention relates to a rotary feedthrough, which is configured such that one of the sliding rings is fixedly arranged at one end of a central hollow shaft of the rotating machine part and wherein the central shaft in turn in rolling bearings, preferably in the form of ball bearings rotatably in a housing is stored.

Zweckmäßigerweise weist die Drehdurchführung zwischen dem Durchführungsgehäuse und der Hohlwelle mindestens zwei Wälzlager für eine Welle des drehenden Maschinenteils auf, die im Abstand zueinander angeordnet sind und zwar möglichst in einem maximalen Abstand, d. h. jeweils eines in der Nähe der beiden Enden des Durchführungsgehäuses. Das Durchführungsgehäuse weist im Allgemeinen eine zentrale zylindrische Bohrung, gegebenenfalls mit stufenförmigen Erweiterungen, Aussparungen und dergleichen auf, um darin eine Hohlwelle aufzunehmen. Die äußere Form des Durchführungsgehäuses und auch der innere Aufbau der Drehdurchführung sind im Prinzip beliebig, jedoch ist die äußere Form zumeist auch zylindrisch oder teilzylindrisch und einer Zylinderform angenähert.Conveniently, the rotary feedthrough between the leadthrough housing and the hollow shaft on at least two rolling bearings for a shaft of the rotating machine part, which are arranged at a distance to each other, if possible at a maximum distance, d. H. one each near the two ends of the bushing housing. The feedthrough housing generally has a central cylindrical bore, optionally with stepped extensions, recesses and the like, for receiving a hollow shaft therein. The outer shape of the bushing and also the inner structure of the rotary feedthrough are in principle arbitrary, but the outer shape is usually also cylindrical or partially cylindrical and approximated to a cylindrical shape.

Eine solche Drehdurchführung weist außerdem das bereits erwähnte Durchführungsgehäuse der Fluid-Drehdurchführung sowie Lagerelemente auf, über welche das Durchführungsgehäuse und die damit verbundenen Teile auf der Hohlwelle gelagert sind. Umgekehrt könnte man auch sagen, dass die Hohlwelle über die Lagerelemente in dem Durchführungsgehäuse und innerhalb der damit verbundenen Teile gelagert ist.Such a rotary feedthrough also has the above-mentioned bushing housing the fluid rotary feedthrough and bearing elements, via which the bushing housing and the associated parts are mounted on the hollow shaft. Conversely, one could also say that the hollow shaft is mounted on the bearing elements in the feedthrough housing and within the associated parts.

Durchführungsgehäuse und Hohlwellenlager sind bei dieser Ausführungsform mechanisch entkoppelt. Hierdurch werden dynamische und statische Kräfte, z. B. Gewichts- und Biegekräfte, von dem Hohlwellenlager aufgefangen und nicht auf die Lager und Dichtflächen im Durchführungsgehäuse übertragen. Unabhängig davon weist aber auch die Drehdurchführung vorzugsweise noch integrierte Lagerelemente auf, die nicht der Lagerung der Hohlwelle, sondern umgekehrt der Lagerung der Drehdurchführung auf der Hohlwelle dienen.Feedthrough housing and hollow shaft bearings are mechanically decoupled in this embodiment. As a result, dynamic and static forces, eg. B. weight and bending forces, collected by the hollow shaft bearing and not transmitted to the bearings and sealing surfaces in the feedthrough housing. Independently of this, however, the rotary feedthrough preferably also has integrated bearing elements which do not serve to support the hollow shaft but, conversely, to support the rotary feedthrough on the hollow shaft.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Drehdurchführung dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite stationäre Dichtung in Form einer Labyrinthdichtung zwischen einem Leckraum und dem nächstliegenden Wälzlager angeordnet ist.In a further embodiment of the present invention, the rotary feedthrough is characterized in that a second stationary seal in the form of a labyrinth seal between a leakage space and the nearest rolling bearing is arranged.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Drehdurchführung dadurch gekennzeichnet, dass die zweite stationäre Dichtung in Form einer doppelten Labyrinthdichtung ausgestaltet ist. Eine derart ausgestaltete zweite stationäre Dichtung führt dazu, dass aufgrund des hohen Strömungswiderstandes in einem langen Spalt nur eine sehr geringe Fluidmenge durch die Labyrinthdichtung austreten kann. Die zwischen Leckraum und nächstliegendem Wälzlager angeordnete Labyrinthdichtung soll verhindern, dass aggressive Fluide, welche möglicherweise durch die Drehdurchführung hindurchgeführt werden, über den Leckraum mit den Wälzlagern in Kontakt kommen. In a preferred embodiment, the rotary feedthrough is characterized in that the second stationary seal is designed in the form of a double labyrinth seal. Such a configured second stationary seal causes due to the high flow resistance in a long gap only a very small amount of fluid can escape through the labyrinth seal. The labyrinth seal arranged between the leakage space and the nearest rolling bearing is intended to prevent aggressive fluids, which may possibly be passed through the rotary leadthrough, from coming into contact with the rolling bearings via the leakage space.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren deutlich.Further advantages, features and applications of the present invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and the accompanying figures.

1 zeigt einen schematischen axialen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehdurchführung entlang der Ebene A-A in 2. 1 shows a schematic axial longitudinal section through an embodiment of the rotary feedthrough according to the invention along the plane AA in 2 ,

2 zeigt eine axiale Draufsicht auf die Drehdurchführung welche die Lage der Schnitte A-A und B-B gemäß 1 und 2 wiedergibt. 2 shows an axial plan view of the rotary feedthrough which the position of the sections AA and BB according to 1 and 2 reproduces.

3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines schematischen axialen Längsschnitts einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehdurchführung mit drei Federelementen mit einem Winkelabstand von 120° in Umfangsrichtung des Hohlkolbens. 3 shows an enlarged section of a schematic axial longitudinal section of another embodiment of the rotary feedthrough according to the invention with three spring elements with an angular distance of 120 ° in the circumferential direction of the hollow piston.

Die in 1 dargestellte Drehdurchführung 10 weist als wesentliche Bestandteile einen feststehenden Maschinenteil 1 mit einem darin aufgenommenen, axial begrenzt bewegbaren Hohlkolben 8 mit (nicht dargestellten) Zuführanschlüssen zum Zuführen von verschiedenen Fluiden, und einen rotierenden Maschinenteil in Form einer zentralen Hohlwelle 2 auf, die in einem Gehäuse 3 drehbar gelagert ist. Das Gehäuse 3 ist Teil des stehenden Maschinenteils 1. Die zentralen Bohrungen des Hohlkolbens 8 und der Hohlwelle 2 sind entlang derselben zentralen Achse 20 ausgerichtet und stehen in Verbindung miteinander. Eine Gleitringdichtung 4 besteht aus zwei Gleitdichtringen 6, 7 mit zwei, ebenen, im Wesentlichen kreisförmigen und aufeinander gleitend angeordneten Gleitringdichtflächen 5. Die Gleitdichtringe sind abgedichtet auf den einander zugewandten Stirnseiten des Hohlkolbens 8 und der Hohlwelle 2 fixiert. Diese Gleitringdichtung bildet die Schnittstelle der Fluidzufuhr von dem stehenden Maschinenteil 1 in das drehende Maschinenteil bzw. die Hohlwelle 2 und dichtet somit den Fluidübergang von der Bohrung des Hohlkolbens 8 des stehenden Maschinenteils 1 in die Bohrung 9 der Hohlwelle 2 nach außen ab.In the 1 illustrated rotary feedthrough 10 has as essential components a fixed machine part 1 with a hollow piston accommodated therein, which is axially movable 8th with supply ports (not shown) for supplying various fluids, and a rotating machine part in the form of a central hollow shaft 2 on that in a housing 3 is rotatably mounted. The housing 3 is part of the stationary machine part 1 , The central holes of the hollow piston 8th and the hollow shaft 2 are along the same central axis 20 aligned and communicate with each other. A mechanical seal 4 consists of two sliding sealing rings 6 . 7 with two, flat, substantially circular and successively sliding Gleitringdichtflächen 5 , The sliding sealing rings are sealed on the mutually facing end faces of the hollow piston 8th and the hollow shaft 2 fixed. This mechanical seal forms the interface of the fluid supply from the stationary machine part 1 in the rotating machine part or the hollow shaft 2 and thus seals the fluid transition from the bore of the hollow piston 8th of the stationary machine part 1 into the hole 9 the hollow shaft 2 outwards.

Die Gleitringdichtung 4 ist geschlossen, wenn die Gleitdichtflächen 5 flächig aufeinander liegen, so dass sie bei einer Drehung der Hohlwelle um die zentrale Achse 20 (während der Hohlkolben nicht rotiert) gleitend miteinander in Kontakt so dass allenfalls geringe Mengen des durch den Kolben und die Hohlwelle hindurchgeführten Fluids zwischen den Gleitdichtflächen 5 nach außen dringen kann.The mechanical seal 4 is closed when the sliding surfaces 5 lie flat on each other, so that they are at a rotation of the hollow shaft about the central axis 20 (While the hollow piston is not rotated) slidably in contact with each other so that at most small amounts of the fluid passed through the piston and the hollow shaft between the Gleitdichtflächen 5 can penetrate to the outside.

Der Hohlkolben 8 ist axial beweglich in dem Gehäuse des stehenden Maschinenteils 1 gelagert, um zum einen eine flexible und dauerhaft dichte Anlage der Gleitdichtflächen 5 aneinander zu gewährleisten, was zum Anderen aber prinzipiell auch ein Trennen der Gleitdichtflächen 5 ermöglicht.The hollow piston 8th is axially movable in the housing of the stationary machine part 1 stored, on the one hand a flexible and permanently sealed system of Gleitdichtflächen 5 to ensure each other, on the other hand, but in principle also a separation of Gleitdichtflächen 5 allows.

Im vorliegenden Fall wird ein Trennen der Gleitdichtflächen 5 vermieden, indem ein in Schließrichtung auf den Hohlkolben 8 wirkendes Federelement 11 sicherstellt, dass die Gleitdichtflächen 5 auch im druckfreien Zustand der Drehdurchführung 10 in dichtem Kontakt bleiben.In the present case, a separation of the Gleitdichtflächen 5 avoided by a closing direction on the hollow piston 8th acting spring element 11 Ensures that the sliding surfaces 5 also in the pressure-free state of the rotary feedthrough 10 stay in close contact.

Der feststehende Maschinenteil 1 der Drehdurchführung 10 besteht aus einem mehrteiligen Gehäuse mit zentralen zylindrischen Bohrungen unterschiedlichen Durchmessers zur Aufnahme des Hohlkolbens 8 bzw. der Hohlwelle 2. Die zentrale Hohlwelle 2 ist in Kugellagern drehbar in einer Bohrung des Gehäuseteils 3 gelagert. Dabei fällt die Drehachse 20 der Hohlwelle 2 mit der zentralen Achse des Hohlkolbens 8 im feststehenden Maschinenteil 1 zusammen.The stationary machine part 1 the rotary union 10 consists of a multi-part housing with central cylindrical holes of different diameters for receiving the hollow piston 8th or the hollow shaft 2 , The central hollow shaft 2 is rotatable in ball bearings in a bore of the housing part 3 stored. The axis of rotation drops 20 the hollow shaft 2 with the central axis of the hollow piston 8th in the stationary machine part 1 together.

Zudem weist das feststehende Maschinenteil 1 nicht dargestellte Zuführanschlüsse zum Zuführen von Fluiden in das feststehende Maschinenteil 1 auf. Dadurch können mehrere und gegebenenfalls auch unterschiedliche Fluide unabhängig voneinander der Drehdurchführung über die Zuführanschlüsse zugeführt und durch den selben axialen Durchführungskanal vom feststehenden Maschinenteil 1 in das rotierende Maschinenteil 2 übertragen werden.In addition, the fixed machine part 1 not shown supply ports for supplying fluids in the stationary machine part 1 on. As a result, several and optionally also different fluids can be supplied independently of one another to the rotary feedthrough via the feed ports and through the same axial feedthrough channel from the stationary machine part 1 in the rotating machine part 2 be transmitted.

Handelt es sich bei dem in die Drehdurchführung eingelassenen Fördermedium um Luft, so kann dies beispielsweise mit einem Druck im Bereich von 0 bar bis 10 bar in das feststehende Maschinenteil 1 zugeführt werden. Ist das eingelassene Fluid hingegen eine Emulsion, so kann diese typischerweise mit einem Druck im Bereich von 0 bis 200 bar, bevorzugt von 30 bis 150 bar, in das feststehende Maschinenteil 1 zugeführt werden.If the conveying medium introduced into the rotary feedthrough is air, this can be done, for example, with a pressure in the range from 0 bar to 10 bar in the stationary machine part 1 be supplied. On the other hand, if the introduced fluid is an emulsion, it may typically be at a pressure in the range from 0 to 200 bar, preferably from 30 to 150 bar, into the stationary machine part 1 be supplied.

Die Gleitringdichtung 4 ist an der Schnittstelle zwischen dem feststehenden und dem rotierenden Maschinenteil angeordnet. Einer der Gleitringe 6 ist auf einer Stirnseite des im feststehenden Maschinenteil 1 aufgenommenen, begrenzt axial bewegbaren Hohlkolbens 8 dicht befestigt. Der andere Gleitring 7 ist auf der dem Hohlkolben 8 zugewandten Stirnseite der Hohlwelle 2 des rotierenden Maschinenteils dicht befestigt, wobei die Gleitringdichtflächen 5 der beiden Gleitdichtringe 6, 7 im Wesentlichen konzentrisch zur Drehachse des rotierenden Maschinenteils 3 verlaufen, so dass die Dichtflächen der Gleitringe 6, 7 während einer Drehung der Hohlwelle 2 aufeinander gleiten.The mechanical seal 4 is arranged at the interface between the fixed and the rotating machine part. One of the slip rings 6 is on one end face of the stationary machine part 1 recorded, limited axially movable hollow piston 8th tightly fastened. The other sliding ring 7 is on the hollow piston 8th facing end face the hollow shaft 2 the rotating machine part tightly fastened, wherein the Gleitringdichtflächen 5 the two sliding sealing rings 6 . 7 essentially concentric with the axis of rotation of the rotating machine part 3 run so that the sealing surfaces of the slip rings 6 . 7 during a rotation of the hollow shaft 2 slide on each other.

Auch wenn die Gleitringe 6, 7 hier exakt konzentrisch angeordnet sind, wäre dennoch ein kleiner radialer Versatz der beiden Gleitringe 6, 7 bzw. ihrer Dichtflächen 5 relativ zueinander möglich.Even if the slip rings 6 . 7 Here are arranged exactly concentric, but would be a small radial offset of the two sliding rings 6 . 7 or their sealing surfaces 5 relative to each other possible.

Wird ein Fluid in das feststehende Maschinenteil 2 geleitet, so wird der Hohlkolben 8 und damit der an dem feststehenden Maschinenteil 2 befindliche Gleitring 6 durch den auf die von der Gleitringdichtung 4 abgewandte Stirnseite des Hohlkolbens 8 wirkenden Druck in Richtung des Gleitringes 7 des rotierenden Maschinenteils gedrückt.Will a fluid in the stationary machine part 2 passed, then the hollow piston 8th and thus the on the stationary machine part 2 located sliding ring 6 through the on the from the mechanical seal 4 opposite end face of the hollow piston 8th acting pressure in the direction of the sliding ring 7 pressed the rotating machine part.

Die Gleitringdichtung 4 weist weiterhin drei Federelemente 11 auf, welche um den Umfang des im feststehenden Maschinenteil 2 aufgenommenen Hohlkolbens 8 verteilt angeordnet sind und von denen eines in 1 erkennbar ist. Die Federelemente 11 üben eine Schließkraft auf die Gleitringdichtung 4 aus, unabhängig davon ob ein Fluid unter Druck hindurchgeführt wird. Da der Hohlkolben 8 durch die Feder 11 bereits in Schließrichtung vorgespannt ist, bevor das Fördermedium in die Drehdurchführung 1 eingeleitet wird, besteht bereits ein Dichtkontakt zwischen den Gleitringen 6, 7, wenn das Fördermedium in die Drehdurchführung 1 eingelassen wird. Dies führt dazu, dass ein anfänglicher Leckstoß verhindert wird, der ansonsten auftreten könnte, wenn der Hohlkolben 8 aufgrund seiner Trägheit und in Anbetracht der konkreten Druckverhältnisse den Gleitring 6 noch nicht an den Gleitring 7 angedrückt hat, bevor der Fluidstrom den Bereich des Dichtspaltes zwischen den Gleitdichtflächen 5 erreicht hat.The mechanical seal 4 also has three spring elements 11 on which around the circumference of the stationary machine part 2 recorded hollow piston 8th are distributed and one of which in 1 is recognizable. The spring elements 11 exert a closing force on the mechanical seal 4 regardless of whether a fluid is passed under pressure. As the hollow piston 8th through the spring 11 already biased in the closing direction, before the fluid in the rotary feedthrough 1 is initiated, there is already a sealing contact between the sliding rings 6 . 7 when the pumped fluid enters the rotary union 1 is admitted. This results in preventing an initial leak that might otherwise occur if the hollow piston 8th due to its inertia and in view of the concrete pressure conditions the sliding ring 6 not yet on the slip ring 7 has pressed, before the fluid flow the region of the sealing gap between the Gleitdichtflächen 5 has reached.

Das in 1 dargestellte Federelement 11 hat dabei eine Schließkraft von deutlich unter 10 N. Die entsprechende Schließkraft für die drei Federelemente ist bereits ausreichend, um auch in dem Fall mangelnder Druckbeaufschlagung durch ein Fluid die Gleitringdichtflächen 5 mechanisch leicht aufeinanderzudrücken, sodass ein Leckstoß beim Wechsel des zugeführten Mediums verhindert werden kann. Zudem ist die oben genannte Schließkraft der Federelemente 11 gering genug, um einen zu starken Verschleiß beim Trockenlaufen der Gleitringdichtflächen 5 zu verhindern. Somit wird eine leckreduzierte und trockenlaufsichere Drehdurchführung bereitgestellt.This in 1 illustrated spring element 11 has a closing force of well below 10 N. The corresponding closing force for the three spring elements is already sufficient, even in the case of lack of pressurization by a fluid, the Gleitringdichtflächen 5 mechanically easily pressed against each other, so that a leak when changing the supplied medium can be prevented. In addition, the above-mentioned closing force of the spring elements 11 low enough to cause excessive wear during dry running of the mechanical seal surfaces 5 to prevent. Thus, a leak-reduced and dry running safe rotary feedthrough is provided.

Die in 1 dargestellte Drehdurchführung 10 weist weiterhin eine erste quasistationäre Dichtung 13 auf, die relativ zum Gehäuse fixiert ist und mit der Außenfläche des axial bewegbaren Hohlkolbens 8 des feststehenden Maschinenteils 1 in gleitendem Dichtungskontakt stehen. Die axiale Gleitbewegung tritt allerdings nur bei den seltenen und kurzen Axialbewegungen des Hohlkolbens auf, so dass diese Dichtung hier als „quasistationär” bezeichnet wird. Die erste, quasistationäre Dichtung 13 ist hierbei in Fließrichtung des Fluids zwischen einem Zuführanschluss in das feststehende Maschinenteil 2 und der Gleitringdichtung 4 angebracht.In the 1 illustrated rotary feedthrough 10 also has a first quasi-stationary seal 13 which is fixed relative to the housing and with the outer surface of the axially movable hollow piston 8th of the stationary machine part 1 in sliding sealing contact. However, the axial sliding movement occurs only in the rare and short axial movements of the hollow piston, so that this seal is referred to here as "quasi-stationary". The first, quasi-stationary seal 13 is in the flow direction of the fluid between a feed port in the stationary machine part 2 and the mechanical seal 4 appropriate.

Eine zweite stationäre Dichtung in Form einer doppelten Labyrinthdichtung 14 ist in der in 1 dargestellten Drehdurchführung 1 gezeigt, wobei sich diese zweite stationäre Dichtung 14 zwischen einem Leckraum 15 und dem benachbarten Kugellager 12 befindet. Der Vorteil der verwendeten Labyrinthdichtung 14 ist hierbei, dass selbst bei großen Leckraten aufgrund des hohen Strömungswiderstandes in dem langen Spalt der Labyrinthdichtung 14 allenfalls eine geringe Fluidmenge durch einen Abschnitt der Labyrinthdichtung 14 hindurch gelangen kann und dann aufgefangen und über einen Leckauslass 16 nach außen abgeleitet wird. Das Kugellager 12 wird daher wirksam gegen die Beaufschlagung mit Leckfluid geschützt.A second stationary seal in the form of a double labyrinth seal 14 is in the in 1 illustrated rotary feedthrough 1 shown, with this second stationary seal 14 between a leak space 15 and the adjacent ball bearing 12 located. The advantage of the labyrinth seal used 14 Here is that even at high leakage rates due to the high flow resistance in the long gap of the labyrinth seal 14 at most a small amount of fluid through a portion of the labyrinth seal 14 can pass through and then collected and a leak outlet 16 is derived to the outside. The ball bearing 12 is therefore effectively protected against exposure to leakage fluid.

Der Leckraum 15 umgibt die Gleitdichtringe 6, 7, sodass der bei einer Fluidzufuhr durch die Bohrungen 18, 9 stets vorhandene, wenn auch geringfügige Leckstrom des austretenden Fluids dort aufgefangen und über zwei Leckauslässe L₁ und L₂ abgeleitet wird. Ein geringfügiges Restleck ist im Hinblick auf die Trockenlaufsicherheit u. U. sogar erwünscht.The leak space 15 surrounds the sliding seals 6 . 7 so that when a fluid feed through the holes 18 . 9 always present, albeit minor leakage current of the escaping fluid is collected there and discharged via two leakage outlets L ₁ and L ₂ . A slight residual leak is u in terms of dry running safety. U. even desired.

Jedes Federelement 11 übt eine geringe Schließkraft von unter 5 N auf den Hohlkolben mit dem Gleitdichtring 6 aus, so dass bereits ein Dichtkontakt zwischen den Gleitringen 6, 7 hergestellt wird, bevor eine Druckbeaufschlagung durch das eingelassene Fluid erfolgt. Ein anfänglicher Leckstoß durch die Gleitringdichtung 4 wird vermieden; aufgrund der gering gewählten Schließkraft jedoch ohne dass es zu einem Festfressen d. h. Trockenlaufen der Gleitringdichtung 4 kommt.Each spring element 11 exerts a low closing force of less than 5 N on the hollow piston with the sliding seal 6 out, so that already has a sealing contact between the slip rings 6 . 7 is made before pressurization by the embedded fluid. An initial leak through the mechanical seal 4 is avoided; due to the low closing force, however, without causing seizure ie dry running of the mechanical seal 4 comes.

Eine zweite stationäre Dichtung in Form einer doppelten Labyrinthdichtung 14 schützt die Kugellager 12 bei plötzlich auftretenden, größeren Lecks vor dem Kontakt mit einem austretenden Fluid. Zur Ableitung eines solchen Leckstroms, welcher durch die Labyrinthdichtung 14 abgefangen wird, ist ein weiterer Leckauslass L₂ an der Labyrinthdichtung 14 angebracht.A second stationary seal in the form of a double labyrinth seal 14 protects the ball bearings 12 in case of sudden, larger leaks before contact with an escaping fluid. For the derivation of such a leakage current, which through the labyrinth seal 14 is caught, is another leakage outlet L ₂ on the labyrinth seal 14 appropriate.

2 zeigt eine axiale Draufsicht auf die Drehdurchführung 1, welche u. a. die Lage des Schnittes A-A gemäß 1 zeigt. Entlang der Schnittlinie A-A sind die zwei sich gegenüberliegenden Zuführanschlüsse 13 zum Zuführen von Fluiden dargestellt. Der Mittelpunkt P ist die Drehachse 9 des rotierenden Maschinenteils 3, welche senkrecht zur Zeichenebene verläuft. Des Weiteren ist ein Kugellager 17b dargestellt, welches die Hohlwelle 18 umfasst und in dem Gehäuse 3 aufgenommen ist. 2 shows an axial plan view of the rotary feedthrough 1 which, inter alia, the location of the section AA according to 1 shows. Along the section line AA are the two opposite supply ports 13 shown for supplying fluids. The center P is the axis of rotation 9 of rotating machine part 3 , which runs perpendicular to the plane of the drawing. Furthermore, a ball bearing 17b shown, which is the hollow shaft 18 includes and in the housing 3 is included.

Die Konturen des mehrteiligen Gehäuses 14 sowie die Konturen der zentralen zylinderförmigen Bohrung 15b des rotierenden Maschinenteils 3 sind ebenfalls in 2 zu sehen.The contours of the multipart housing 14 as well as the contours of the central cylindrical bore 15b of the rotating machine part 3 are also in 2 to see.

3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines schematischen axialen Längsschnitts der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehdurchführung 10 mit drei Federelementen 11 mit einem Winkelabstand von 120° in Umfangsrichtung des Hohlkolbens 8. Der feststehende Maschinenteil 1 der Drehdurchführung 10 besteht aus einem mehrteiligen Gehäuse 3 mit einer zentralen zylinderförmigen Stufenbohrung, in deren einem Abschnitt der axial bewegbare Hohlkolben 8 aufgenommen ist. Der Hohlkolben 8 hat einen Innendurchmesser d₂ und einen Außendurchmesser D₂ Der Innendurchmesser der ringscheibenförmigen Gleitdichtflächen 5 ist mit d₁ bezeichnet und der entsprechende Außendurchmesser ist mit D₁ bezeichnet. 3 shows an enlarged section of a schematic axial longitudinal section of the embodiment of the rotary feedthrough according to the invention 10 with three spring elements 11 with an angular distance of 120 ° in the circumferential direction of the hollow piston 8th , The stationary machine part 1 the rotary union 10 consists of a multi-part housing 3 with a central cylindrical stepped bore, in one of whose sections the axially movable hollow piston 8th is included. The hollow piston 8th has an inner diameter d ₂ and an outer diameter D ₂ The inner diameter of the annular disc-shaped Gleitdichtflächen 5 is denoted by d ₁ and the corresponding outer diameter is denoted by D ₁ .

Die rotierende Hohlwelle 2 ist in Kugellagern 12 drehbar in einem Abschnitt der zentralen Bohrung des Gehäuses 3 gelagert.The rotating hollow shaft 2 is in ball bearings 12 rotatable in a portion of the central bore of the housing 3 stored.

Den Übergang vom feststehenden Maschinenteil 1 zum rotierendem Maschinenteil (Hohlwelle 2) bildet eine Gleitringdichtung 4 in Form zweier Gleitringe 6 und 7, welche hydrostatisch weitgehend kompensiert sind oder anders gesprochen einen Belastungsfaktor nahe 0,5 aufweisen. Für die dargestellte Ausführungsform ergibt sich ein Flächenverhältnis von der hydraulisch belasteten Fläche A_H zu der Kontaktfläche A der Gleitringe 6', 7' von 0,62, wobei die Fläche A der Gleitringe sich ergibt als π × (D₁ ² – d₁ ²) und die hydraulische wirksame Fläche A_H berechnet wird als π × (D₂ ² – d₁ ²).The transition from the stationary machine part 1 to the rotating machine part (hollow shaft 2 ) forms a mechanical seal 4 in the form of two slip rings 6 and 7 , which are largely compensated hydrostatically or in other words have a loading factor close to 0.5. For the illustrated embodiment results in an area ratio of the hydraulically loaded area A _H to the contact surface A of the slip rings 6 ' . 7 ' of 0.62, wherein the area A of the slip rings is calculated as π × (D ₁ ² - d ₁ ² ) and the hydraulic effective area A _{H is} calculated as π × (D ₂ ² - d ₁ ² ).

Die hydraulisch belastete Fläche A_H stellt die in Schließrichtung wirksam druckbeaufschlagte Fläche des Hohlkolbens dar, der keine in Öffnungsrichtung durch den gleichen Druck beaufschlagten Flächen gegenüberliegen. Die in Öffnungs- und in Schließrichtung wirkenden Kräfte auf die druckbeaufschlagten stirnseitigen Flächen des Hohlkolbens zwischen den Radien d1 und d2 kompensieren sich wechselseitig, so dass sie demnach bei der Berechnung des für die Kräftebilanz rel evanten Flächenverhältnisses unberücksichtigt bleiben.The hydraulically loaded surface A _H represents the effectively pressurized in the closing direction surface of the hollow piston, which are not opposite in the opening direction by the same pressure applied surfaces. The forces acting in the opening and in the closing direction on the pressure-loaded frontal surfaces of the hollow piston between the radii d1 and d2 compensate each other, so that they are therefore disregarded in the calculation of the rel for the balance of power area ratio.

Die gezeigte Kontaktfläche A der Gleitdichtringe wird dabei aufgrund des (unvollständigen) Dichtkontaktes mit einem mit dem Radius der Kontaktfläche A abnehmenden Druck beaufschlagt. Die wirksame Kraft, die durch den im Dichtspalt zwischen den Gleitdichtflächen herrschenden, nach außen abnehmenden Druck der Druckkraft auf die Stirnseite am anderen Ende des Hohlkolbens 8 entgegenwirkt, erhält man durch Integration über die Gleitdichtfläche, multipliziert mit dem jeweiligen (mit dem Radius abnehmenden) Druck. Erfahrungsgemäß kann man in guter Näherung annehmen, dass der Druck zwischen den Gleitdichtflächen 5 linear mit dem Radius von dem Druckwert in der zentralen Bohrung auf den Umgebungsdruck abnimmt. Damit diese Kräfte sich weitgehend kompensieren (um einerseits ein unbeabsichtigtes Öffnen des Dichtspaltes und andererseits einen zu hohen Druck zischen den Gleitdichtflächen und einen entsprechend hohen Verschleiß zu vermeiden) muss die Fläche A entsprechend größer gewählt werden als die Fläche A_H Das Verhältnis A/AH wird hier als „Belastungsfaktor” und ergibt sich einfach als (D₁ ² – d₁ ²)/(D₂ ² – d₁ ²) Due to the (incomplete) sealing contact, the shown contact surface A of the sliding sealing rings is subjected to a pressure which decreases with the radius of the contact surface A. The effective force, by the pressure prevailing in the sealing gap between the Gleitdichtflächen outwardly decreasing pressure of the pressure force on the front side at the other end of the hollow piston 8th counteracts, obtained by integration over the Gleitdichtfläche multiplied by the respective (decreasing with the radius) pressure. Experience has shown that one can assume, to a good approximation, that the pressure between the sliding sealing surfaces 5 decreases linearly with the radius of the pressure value in the central bore to the ambient pressure. In order for these forces to largely compensate each other (to avoid unintentional opening of the sealing gap on the one hand and high pressure hiss the Gleitdichtflächen and a correspondingly high wear), the surface A must be selected to be correspondingly larger than the area A _H The ratio A / AH here as a "loading factor" and simply results as (D ₁ ² -d ₁ ² ) / (D ₂ ² -d ₁ ² )

Je kleiner dieses Flächenverhältnis gewählt wird, desto größer wird der durch ein eintretendes Fluid aufgebaute Druck im Spalt zwischen den Dichtflächen 5, damit einhergehend allerdings auch die Gefahr des Öffnens der Gleitringdichtung 4. Dem wirken jedoch die drei Federelemente 11 bis zu einem gewissen Grad entgegen. Die vorliegende Erfindung erlaubt somit einen tendenziell kleineren Belastungsfaktor.The smaller this area ratio is chosen, the greater the pressure built up by an incoming fluid in the gap between the sealing surfaces 5 but also the risk of opening the mechanical seal 4 , However, the effect of the three spring elements 11 to some extent contrary. The present invention thus allows a tendency to lower load factor.

Der in 3 dargestellte Ausschnitt der Drehdurchführung 10 aus 1 zeigt ferner eines von drei Federelementen 11, welche jeweils eine Schließkraft von weniger als 5 N aufweisen und um den Umfang des feststehenden Maschinenteils 1 in Winkelabständen von jeweils 120° angeordnet sind. Diese drei Federelemente 11 bewirken in ihrer Summe eine Schließkraft von vorzugsweise insgesamt weniger als 10 N und sorgen im Falle mangelnder Druckbeaufschlagung durch ein Fluid dafür, dass die Gleitringdichtflächen 5 mechanisch zusammengedrückt werden, wodurch der Leckstrom nachfolgend reduziert wird.The in 3 illustrated section of the rotary feedthrough 10 out 1 also shows one of three spring elements 11 , each having a closing force of less than 5 N and around the circumference of the stationary machine part 1 are arranged at angular intervals of 120 °. These three spring elements 11 cause in their sum a closing force of preferably less than 10 N total and provide in the case of lack of pressurization by a fluid that the Gleitringdichtflächen 5 be mechanically compressed, whereby the leakage current is subsequently reduced.

Weiterhin zeigt die in 3 dargestellte Ausführungsform der Drehdurchführung 10 eine zweite stationäre Dichtung in Form einer doppelten Labyrinthdichtung 14, welche zwischen einem Leckraum 19 und einem benachbarten (in 3 nicht dargestellten) Kugellager angeordnet ist. Diese Dichtung schützt das Kugellager vor der Beaufschlagung mit dem Leckfluid.Furthermore, the in 3 illustrated embodiment of the rotary feedthrough 10 a second stationary seal in the form of a double labyrinth seal 14 which is between a leak space 19 and a neighboring (in 3 not shown) ball bearing is arranged. This seal protects the ball bearing from exposure to the leakage fluid.

Das über die Gleitringdichtung 4 austretende sowie von der Labyrinthdichtung 14 zurückgehaltenen Fluid wird in dem Leckraum 19, welcher die Gleitdichtringe 6', 7' umgibt, aufgefangen und über einen Leckauslass L₁ abgeführt.That via the mechanical seal 4 leaking as well as from the labyrinth seal 14 retained fluid is in the leak space 19 , which the sliding seal 6 ' . 7 ' surrounds, collected and discharged via a leakage outlet L ₁ .

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 und 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. For purposes of the original disclosure, it is to be understood that all such features as will become apparent to those skilled in the art from the present description, drawings, and claims, even if concretely described only in connection with certain other features, both individually and separately any combinations with other of the features and feature groups disclosed herein are combinable, unless this has been expressly excluded or technical conditions make such combinations impossible or pointless. On the comprehensive, explicit representation of all conceivable combinations of features is omitted here only for the sake of brevity and readability of the description.

Während die Erfindung im Detail in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung dargestellt und beschrieben wurde, erfolgt diese Darstellung und Beschreibung lediglich beispielhaft und ist nicht als Beschränkung des Schutzbereiches gedacht, so wie er durch die Ansprüche definiert wird. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt. Änderungen an der offenbarten Ausführungsform sind für den Fachmann aus den Zeichnungen, der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen offensichtlich. In den Ansprüchen schließt das Wort „aufweisen” nicht andere Elemente oder Schritte aus, und der unbestimmte Artikel „einer, eine” oder „ein” schließt eine Mehrzahl nicht aus. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in unterschiedlichen Ansprüchen beansprucht sind, schließt ihre Kombination nicht aus. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Beschränkung des Schutzbereichs gedacht.While the invention has been illustrated and described in detail in the drawings and the foregoing description, such illustration and description is exemplary only and is not intended to limit the scope of the protection as defined by the claims. The invention is not limited to the disclosed embodiment. Changes to the disclosed embodiment will be apparent to those skilled in the art from the drawings, the description, and the appended claims. In the claims, the word "comprising" does not exclude other elements or steps, and the indefinite article "one, one" or "an" does not exclude a plurality. The mere fact that certain features are claimed in different claims does not exclude their combination. Reference signs in the claims are not intended to limit the scope of protection.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: DrehdurchführungRotary union
11: feststehendes Maschinenteilstationary machine part
22: rotierendes Maschinenteil, Hohlwellerotating machine part, hollow shaft
33: Gehäusecasing
44: GleitringdichtungMechanical seal
55: Gleitringdichtflächenslide ring seal
66: am feststehenden Maschinenteil angeordneter Gleitringon the stationary machine part arranged sliding ring
77: am rotierenden Maschinenteil angeordneter Gleitringarranged on the rotating machine part slide ring
88th: axial bewegbarer Hohlkolbenaxially movable hollow piston
99: Bohrung der Hohlwelle 210, 10' Bore of the hollow shaft 210 . 10 '
1111: Federelementspring element
1212: Kugellagerball-bearing
1313: quasistationäre Dichtungquasi-stationary seal
1414: Labyrinthdichtunglabyrinth seal
1515: Leckraumleakage chamber
1616: LeckauslassLeckauslass
1818: Bohrung des Hohlkolbens 8 Bore of the hollow piston 8th
2020: Zentrale Achse, Drehachse des rotierenden MaschinenteilsCentral axis, axis of rotation of the rotating machine part

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10349968 [0006]
DE 19621020 [0006]
DE 3600884 [0006]
EP 1724502 B1 [0007, 0007, 0010, 0015]
EP 2497978 B1 [0007, 0007]
EP 2497978 [0013]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Eagle Burgmann, Technology and Selection - Mechanical Seals, March 23, 2015, p. 8 [0029]

Claims

Rotary feedthrough ( 10 ) for transferring fluids from a stationary machine part ( 1 ) in a rotating machine part ( 2 ), with a mechanical seal ( 4 ) in the form of two mutually sliding, planar, substantially circular Gleitringdichtflächen ( 5 ), in which the one sliding ring ( 6 ) on the front side on an axially movable hollow piston ( 8th ), which in the stationary machine part ( 2 ) is arranged, and the other sliding ring ( 7 ) on the rotating machine part ( 3 ) is arranged such that the sliding ring sealing surfaces ( 5 ) during the relative rotation of the rotating and the stationary machine part slide on each other and in sealing contact with each other, characterized in that the mechanical seal ( 4 ) a spring element ( 11 ), which has a closing force on the hollow piston ( 8th ), so that the sliding rings ( 6 . 7 ) are in sealing contact even without pressurization of the hollow piston through a medium passed through.

Rotary feedthrough ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the closing force of the spring element ( 11 ) is less than 10 N and greater than 0.1 N.

Rotary feedthrough ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that three preferably identical spring elements ( 11 ) at angular intervals of 120 ° around the circumference of the hollow piston ( 8th ), which together have a closing force of less than 15 N.

Rotary feedthrough ( 10 ) according to claims 1 to 3, characterized in that the area ratio of hydraulically loaded surface A _H to the contact surface A of the slip rings ( 6 . 7 ) is between 0.68 and 0.50, preferably between 0.65 and 0.52, and more preferably between 0.63 and 0.54.

Rotary feedthrough ( 10 ) according to claims 1 to 4, characterized in that the rotary feedthrough ( 1 ) a first quasi-stationary seal ( 13 ) having partially sliding sealing surfaces, which with the outer surface of the axially movable hollow piston ( 8th ) are in sealing contact.

Rotary feedthrough ( 10 ) according to claims 1 to 5, characterized in that the stationary machine part ( 2 ) of a multi-part housing ( 3 ) is formed with a central cylindrical bore which is formed as a stepped bore and in which the axially limited movable hollow piston ( 8th ) is recorded.

Rotary feedthrough ( 10 ) according to claims 1 to 6, characterized in that one of the sliding rings ( 7 ) at one end of a central hollow shaft ( 2 ) of the rotating machine part is arranged and wherein the central shaft ( 2 ) in rolling bearings, preferably in the form of ball bearings ( 12 ), rotatable in a housing ( 3 ) is stored.

Rotary feedthrough ( 10 ) according to claim 7, characterized in that a second, stationary seal in the form of a labyrinth seal ( 14 ) between a slip space surrounding the outside of the sliding sealing rings ( 15 ) and the nearest rolling bearing ( 12 ) is arranged.

Rotary feedthrough ( 10 ) according to claim 8, characterized in that the second stationary seal in the form of a double labyrinth seal ( 14 ) is configured.

Rotary feedthrough ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the Gleitdichtringe consists of a high temperature resistant ceramic or hard metal material.