DE10212459A1

DE10212459A1 - Duale Hochdruckrotationsverbindung für mechanische Pressen

Info

Publication number: DE10212459A1
Application number: DE10212459A
Authority: DE
Inventors: John Bornhorst
Original assignee: Nidec Minster Corp
Current assignee: Nidec Minster Corp
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2003-01-23
Anticipated expiration: 2022-03-21
Also published as: US20020163185A1; CA2377861A1; CA2377861C; US6862983B2; DE10212459B4

Abstract

Ein Fluidzuführungssystem versorgt eine rotierbare Welle, die in eine Vorrichtung wie etwa eine mechanische Presse integriert ist, mit zwei oder mehr Fluids und entwickelt gedämpfte Zwischenräume an den Lageroberflächen der Fluidkopplungsvorrichtung. In einer Anordnung ist eine Rotationsverbindung für die Antriebsrotation durch die Welle ausgelegt und stellt zwei Fluidwege bereit die in Strömungskommunikation mit einem in der Welle gebildeten Fluidzugangskanal stehen. Die Lagerunterstützung wird bereitgestellt durch einen in einem zwischen der Rotationsverbindung und einem darum angeordneten stationären Gehäuse begrenzten Zwischenraum vorhandenen Ölfilm. In einer anderen Anordnung ist eine stationäre Fluidtransfervorrichtung auf Nichtrotation ausgelegt und in einer Kurbelwellenhöhlung angeordnet, um einen Zwischenraum dazwischen zu begrenzen. Über einen darin gebildeten Fluidweg wird Fluid zu dem Kurbelwellenzugangskanal befördert. Lagerunterstützung wird durch einen Ölfilm im Zwischenraum gewährleistet. Die Anordnungen kommen ohne Dichtungen mit Gleitflächen aus.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine Vorrichtung zur Zuführung zweier oder mehrerer Fluids zu einer Rotationsvorrichtung, und insbesondere ein Duales Fluidzuführungssystem einschließlich einer Rotationsverbindung, das zur Verwendung in einer mechanischen Presse oder einer anderen Vorrichtung für die Versorgung der Welle oder der Vorrichtung mit Fluid geeignet ist und das gedämpfte Zwischenräume an seinen Lageroberflächen bereitstellt.

2. Stand der Technik

Mechanische Pressen sind im allgemeinen mit einer Rahmenstruktur versehen, die ein Haupt und ein Bett aufweist, in denen ein Stößelelement aufliegt, um im Verhältnis zum Bett eine reziproke Bewegung auszuführen. Eine in der Rahmenstruktur montierte Kurbelwelle überträgt die von einem Antriebsmechanismus erzeugte Rotationsbewegung in einen reziproken linearen Vorgang, der über eine Zwischenanordnung von Verbindungsstangen mit dem Stößelelement verbunden ist. Während des Arbeitstaktes der Presse wird das obere, an dem Stößelelement befestigte Werkzeug in Pressverbindung mit einem auf einer Polsterplatte befestigten unteren Werkzeug gebracht, das seinerseits am Bett befestigt ist. Mechanische Pressen dieser Ausführung, wie beispielsweise Torgestellpressen und Einständerpressen, werden vielfach für Stanz- und Zieharbeiten verwendet; je nach Anwendungsgebiet variieren diese stark in Größe und verfügbarer Tonnage.
Die Schwungrad-Anordnung dient als primäre Quelle gespeicherter mechanischer Energie und Rotationsantriebsenergie in der mechanischen Presse. In Standardkonfigurationen befindet sich das Schwungrad zwischen dem Hauptantriebsmotor und der Kupplung und ist entweder an der Antriebswelle, an der Kurbelwelle oder am Pressenrahmen mittels Hohlwelle befestigt. Der Hauptantriebsmotor versorgt das Schwungrad mit Rotationsenergie, die über die laufenden Prägevorgänge der Presse verbraucht wird, während denen die Kupplung eine Verbindung zum Schwungrad und eine Antriebsverbindung mit der Kurbelwelle herstellt, welche bewirkt, dass Energie vom Schwungrad abgezogen und in nützliche mechanische Arbeit zum Betrieb der Pressenteile umgewandelt wird.
Ein Aspekt der Konstruktion einer mechanischen Presse, der von Bedeutung für ihre Dauerhaftigkeit und Effektivität ist, betrifft die Frage, ob ein adäquates Schmierungssystem vorliegt, welches die Lager mit ausreichenden Mengen von unter Druck stehendem Fluid versorgt. Diese Frage ist von entscheidender Bedeutung für mechanische Pressen, deren Wirkung auf Rotationsvorrichtungen beruht, wie Kurbelwellen, Schwungrädern und Antriebswellen, um durchgehend hohe Werte von Drehmomentenergie zu generieren, wie sie erforderlich ist, um die Lastansprüche der jeweiligen industriellen Anwendung zu erfüllen. Der Versuch, diese Rotationselemente mit Öl zu versorgen, trifft auf ein zweifaches Problem. Zunächst erschwert die Rotationsbewegung das Zuführen von Öl aus einer externen Quelle in die Buchsenzwischenraumbereiche. Des weiteren ergibt sich die Schwierigkeit, eine rotierende Maschine mit adäquatem Dichtungsschutz zu versorgen, ohne das Risiko einer reibungsbedingten strukturellen Schädigung einzugehen, die auf den Reibungskontakt zwischen der Dichtung und der angrenzenden Rotationsoberfläche zurückzuführen ist.
Ein herkömmlicher Versuch einer solchen Ölzuführung erfolgt unter Verwendung einer stationären Rotationsverbindung, die die rotierende Kurbelwelle mit Öl versorgt. Eine an der Rotationsverbindung befestigte Dichtung ist an der Schnittstelle zwischen der Rotationsverbindung und der angrenzenden Kurbelwelle vorgesehen, um einen Fluidaustritt zu verhindern. Es ist aber, wie oben festgehalten, schwierig, auf die beschriebene Art und Weise eine dauerhafte Dichtung herzustellen, da das stationäre Dichtungselement, welches stumpf an die rotierende Vorrichtung anschließt, konstant Reibungsdrücken ausgesetzt ist, die sich infolge des Gleitkontakts zwischen der rotierenden Welle und dem eng anschließenden Dichtungselement ergeben. Es ist deshalb wünschenswert, ein System zum Schmieren der Lagerunterstützungen zu entwickeln, das eine Rotationsverbindung enthält, aber jede Implementierung vermeidet, bei der ein Dichtungselement in direkten Kontakt mit der Kurbelwelle oder anderen rotierbaren Oberflächen der Maschine treten muss.
Die herkömmliche Rotationsverbindung versucht, die Dichtungsbeschädigung infolge friktionaler Ereignisse mittels Wälzlagern zu minimieren. Allerdings bereitet diese Lageranordnung insofern Schwierigkeiten, als der freie und ungedämpfte Zwischenraum, den sie zu angrenzenden Maschinenoberflächen schafft, zu einem Ausschlagen von Teilen führt, wenn es während des Stanzvorgangs zu schwerwiegenden Vibrationen kommt. Es ist deshalb wünschenswert, eine Rotationsverbindung zu schaffen, die keine freien und ungedämpften Zwischenräume aufweist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fluidzuführungssystem für die Zuführung von zwei oder mehr (unter unterschiedlichen oder gleichen Drücken stehenden) Fluids zu einer Rotationsmaschine unter Verwendung einer Strömungskopplungsvorrichtung, die in Form eines Rotationsverbindungs- oder eines stationären Verbindungselements vorliegt und das gedämpfte Zwischenräume an den Lageroberflächen der Kopplungsvorrichtung aufbaut. Dieses System ist vorzugsweise geeignet für die Verwendung in einer mechanischen Presse oder anderen Maschine, um Fluid an eine Rotationswelle oder ein Rotationselement mit einem Bohrungskanal darin zu liefern. In einem Ausführungsbeispiel enthält das Fluidzuführungssystem eine Rotationsverbindung, die für die Antriebsrotation durch die Welle ausgelegt ist und die zwei oder mehr Fluidwege vorsieht, die in Strömungsverbindung mit der Welle oder dem Bohrungskanal des Elements stehen. Mit Hilfe eines stationären Gehäuses wird ein Zwischenraum mit mindestens einem Teil der Rotationsverbindung begrenzt. Das stationäre Gehäuse ist mit einem Fluidweg versehen, der in Strömungsverbindung mit dem Zwischenraum steht und der eine Strömungsverbindung mit dem in der Rotationsverbindung gebildeten Fluidweg ermöglicht. Eine Dichtung, die fest an dem stationären Gehäuse angebracht ist, verhindert einen Fluidaustritt aus dem Zwischenraum. Ein Rohr oder Durchfluss ist in die Welle oder das Element eingebracht, um eine Verbindung mit einem gewünschten Bereich herzustellen oder die Kommunikation des entsprechenden Fluids mit einem gewünschten Bereich zu ermöglichen.
In einem anderen Ausführungsbeispiel enthält das Fluidzuführungssystem eine Fluidtransfervorrichtung, die für Nichtrotation ausgelegt ist und die zumindest teilweise in einer Höhlung der Kurbelwelle untergebracht ist, um einen Zwischenraum dazwischen zu begrenzen. Die Fluidtransfervorrichtung befördert Fluid, das an einem Einlass derselben eintrifft, in den Zwischenraum und zum Bohrungskanal der Kurbelwelle. Eine einstückig mit der Kurbelwelle verbundene Dichtung verhindert den Fluidaustritt aus dem Zwischenraum.
Die Erfindung umfasst in einer Ausführungsform ein Fluidzuführungssystem zur Versorgung einer Rotationsmaschine mit zwei oder mehr Fluids. Das System ist mit einer Welle versehen, die zwei oder mehr Fluidwege aufweist. Auch ist das System mit einer Rotationsverbindung versehen, die für eine Antriebsrotation durch die Welle angeordnet ist und in Fluidkommunikation mit den zwei oder mehr in der Welle vorhandenen Fluidwegen steht. Des weiteren ist ein Gehäuse vorgesehen, das einen Zwischenraum zumindest eines Teils der Rotationsverbindung begrenzt und einen Fluidweg aufweist, der in Fluidkommunikation mit dem Zwischenraum steht. Der Zwischenraum befindet sich in Fluidkommunikation mit der Rotationsverbindung. Schließlich umfasst das System ein Dichtungsmittel zur dichtenden Absicherung des Zwischenraums.
Die Erfindung umfasst in einer weiteren Ausführungsform eine mechanische Presse, die mit einer Rahmenstruktur mit Haupt- und Bettteil versehen ist. In der Rahmenstruktur wird ein Stößel geführt, der eine Hin-und-her-Bewegung in entgegengesetztem Verhältnis zum Bett ausführt. Mit der Rahmenstruktur ist ein Antriebsmechanismus verbunden. Eine Schwungradanordnung wird rotierend vom Antriebsmechanismus angetrieben, und die Schwungradanordnung umfasst ein Schwungrad, das im Verhältnis zu der Rahmenstruktur rotierbar ist. Innerhalb des Hauptes ist rotierbar eine Welle angebracht und in Antriebsverbindung mit dem Stößel, wobei die Welle zwei oder mehr darin gebildete Fluidwege enthält. Eine Kupplungsanordnung zur selektiven Verbindung des Schwungrads mit der Welle für Antriebsrotation ist vorgesehen. Ein Fluidzuführungssystem zur Versorgung der zwei oder mehr in der Welle gebildeten Fluidwege mit Fluid umfasst eine Rotationsverbindung, die für die Antriebsrotation durch die Welle angeordnet ist und in Fluidkommunikation mit den zwei oder mehr in der Welle gebildeten Fluidwegen steht. Das Fluidzuführungssystem ist zudem mit einem Gehäusemittel versehen, um einen Zwischenraum mit zumindest einem Teil der Rotationsverbindung zu schaffen und um zwei oder mehr Fluidwege zu schaffen, die in Fluidkommunikation mit dem Zwischenraum stehen, und der Zwischenraum ist in Fluidkommunikation mit der Rotationsverbindung angeordnet. Das Fluidzuführungssystem ist auch mit einem Dichtungsmittel versehen, um den Zwischenraum dichtend zu sichern.
Die Erfindung umfasst in einer weiteren Ausführungsform eine Fluidzuführungsvorrichtung, die operativ mit einer mechanischen Presse verbunden ist, einschließlich einer rotierbaren Welle, die mit zwei oder mehr Fluidwegen darin versehen ist, um Fluid zur Welle zu befördern, wobei die Fluidzuführungsvorrichtung ein Fluidtransfermittel umfasst, das für Nichtrotation ausgelegt ist und zumindest teilweise in einer Höhlung der Welle untergebracht ist, um einen Zwischenraum dazwischen zu begrenzen. Das Fluidtransfermittel schafft zwei oder mehr Fluidwege, die in Fluidkommunikation mit den zwei oder mehr Fluidwegen in der Welle stehen, wobei der Zwischenraum in Fluidkommunikation mit mindestens einem der zwei oder mehr vom Fluidtransfermittel bereit gestellten Fluidwege steht. Zudem ist ein Dichtungsmittel zur dichtenden Sicherung des Zwischenraums vorgesehen.
Die Erfindung umfasst in einer weiteren Ausführungsform eine mechanische Presse, die eine Rahmenstruktur mit einem Haupt- und einem Bettteil aufweist. Ein Stößel wird von der Rahmenstruktur in einer reziproken Bewegung in entgegengesetztem Verhältnis zum Bett geführt. Der Antriebsmechanismus ist mit der Rahmenstruktur verbunden. Eine Schwungradanordnung wird rotierend vom Antriebsmechanismus betrieben, wobei die Schwungradanordnung ein Schwungrad umfasst, das im Verhältnis zu der Rahmenstruktur rotierbar ist. Im Haupt ist rotierbar eine Welle angeordnet und in Antriebsverbindung mit dem Stößel, wobei die Welle zwei oder mehr in ihr gebildete Fluidwege umfasst. Eine Kupplungsanordnung zur selektiven Verbindung des Schwungrads mit der Welle zur Antriebsrotation derselben ist vorgesehen. Ein Fluidzuführungssytem für die Zufuhr von Fluid zu den zwei oder mehr in der Welle gebildeten Fluidwegen ist vorgesehen, wobei das Fluidzuführungssystem ein Fluidtransfermittel mit zwei oder mehr Einlässen umfasst, das auf Nichtrotation ausgelegt und zumindest teilweise in einer Höhlung der Welle untergebracht ist, um einen Zwischenraum dazwischen zu begrenzen. Das Fluidtransfermittel dient der Beförderung von Fluid, das an den zwei oder mehr Einlässen ankommt, in den Zwischenraum und zu den zwei oder mehr in der Welle gebildeten Fluidwegen. Das Fluidzuführungssystem ist auch mit einem Dichtungsmittel versehen, um den zwischen der Wellenhöhlung und dem Fluidtransfermittel begrenzten Zwischenraum dichten zu sichern.
Die Erfindung umfasst in einer weiteren Ausführungsform eine Vorrichtung zur Zuführung von Fluid zu einer rotierbaren Kurbelwelle, die mit zwei oder mehr Bohrungskanälen darin versehen ist. Die Vorrichtung umfasst ein Rotationsverbindungsmittel, das für eine Antriebsrotation durch die Kurbelwelle vorgesehen ist, um zwei oder mehre Fluidwege zu schaffen, die in Fluidkommunikation mit den Bohrungskanälen der Kurbelwelle stehen. Die Vorrichtung umfasst des weiteren ein Gehäuse, um einen Zwischenraum mit mindestens einem Teil des Rotationsverbindungsmittels zu bilden und einen Fluidweg zu schaffen, der in Fluidkommunikation mit dem Zwischenraum angeordnet ist. Ein Dichtungsmittel ist für die dichtende Sicherung des Zwischenraums vorgesehen. Der Zwischenraum steht in Fluidkommunikation mit den vom Rotationsverbindungsmittel bereitgestellten Fluidwegen. Das Gehäuse ist als stationäre Struktur angeordnet, während das Dichtungsmittel vorzugsweise in festem Verhältnis zum Gehäuse angebracht ist.
Ein Versorgungsmittel, das starr an das Gehäuse gekoppelt ist, ist ferner vorgesehen, um Fluid zu den im Gehäuse gebildeten Fluidwegen zu befördern. Das Versorgungsmittel umfasst in einer seiner Ausführungsformen zwei oder mehr Rohre, die an einem Ende für eine starre Koppelung an das Gehäuse an den Fluidwegen desselben angepasst sind, um eine Fluidkommunikation dazwischen zu ermöglichen, und welches an einem anderen Ende für die Aufnahme eines Zuflusses von unter Druck stehendem Fluid angepasst ist. Ferner ist eine Fluidquelle vorgesehen, die in Strömungskommunikation mit dem Rohr an dessen anderem Ende steht, und ein Mittel zur starren Befestigung des Rohres.
Das Rotationsverbindungsmittel umfasst in einer Ausführungsform desselben einen Kopfabschnitt, der mit dem im Verhältnis zum Gehäuse begrenzten Zwischenraum verbunden ist, des weiteren einen Körperabschnitt, der einstückig mit dem Kopfabschnitt vereint und an die Kurbelwelle gekoppelt ist. Der Kopfabschnitt bildet in einem Aspekt desselben eine diskontinuierliche Grenze mit dem Körperabschnitt, um eine wirksame Gegenlagerstruktur zu bilden, die gemeinsam mit Fluid wirksam wird, das in dem damit verbundenen Zwischenraum anwesend ist, um einer Axialbewegung des Rotationsverbindungsmittels zu widerstehen. An dem Gehäuse ist auf starre Weise eine Dichtung befestigt, die ringförmig um den Körperabschnitt des Rotationsverbindungsmittels angeordnet ist. Zwischen der Dichtung und dem Ölfilmlager ist eine Abflusslinie vorgesehen, um einen Öldruckaufbau zu verhindern.
Die Erfindung umfasst in einer weiteren Ausführungsform eine mechanische Presse, die eine Rahmenstruktur mit einem Haupt und einem Bett umfasst; des weiteren einen Stößel, der von der Rahmenstruktur für eine reziproke Bewegung in entgegengesetztem Verhältnis zu dem Bett geführt wird; ein mit der Rahmenstruktur verbundener Antriebsmechanismus; eine rotierbar vom Antriebsmechanismus betriebene Schwungradanordnung, wobei die Schwungradanordnung ein Schwungrad umfasst, das im Verhältnis zur Rahmenstruktur rotierbar ist; eine Kurbelwelle, die rotierbar im Haupt vorgesehen ist und in Antriebsverbindung mit dem Stößel steht, wobei die Kurbelwelle zwei oder mehr darin gebildete Bohrungskanäle umfasst; eine Kupplungsanordnung zur selektiven Verbindung des Schwungrads mit der Kurbelwelle zur Antriebsrotation derselben; und ein Fluidzuführungssystem zur Versorgung der in der Kurbelwelle gebildeten Bohrungskanäle mit Fluid. Das Fluidzuführungssystem umfasst ein Rotationsverbindungsmittel, das für eine Antriebsrotation durch die Kurbelwelle angeordnet ist, um zwei oder mehr Fluidwege zu schaffen, die in Fluidkommunikation mit den in der Kurbelwelle gebildeten Bohrungskanälen angeordnet sind, und es umfasst des weiteren ein Gehäusemittel zur Begrenzung eines Zwischenraums mit mindestens einem Teil des Rotationsverbindungsmittels und um einen Fluidweg zu schaffen, der in Fluidkommunikation mit dem Zwischenraum angeordnet ist. Ein Dichtungsmittel ist zur dichtenden Sicherung des Zwischenraums vorgesehen. Der Zwischenraum ist in Fluidkommunikation mit den vom Rotationsverbindungsmittel bereitgestellten Fluidwegen angeordnet. Des weiteren ist ein Mittel vorgesehen, das mit der Kurbelwelle verbunden ist, um Fluiddrücke von den Bohrungskanälen der Kurbelwelle auf die Kupplungsanordnung zu übertragen. Das Gehäusemittel ist stationär, und das Dichtungsmittel ist vorzugsweise in fixiertem Verhältnis zum Gehäusemittel befestigt.
Des weiteren ist ein Versorgungsmittel vorgesehen, das starr an das Gehäusemittel gekoppelt ist, um die vom Gehäusemittel vorgesehenen Fluidwege mit Fluid zu versorgen. Das Versorgungsmittel umfasst in einem Aspekt desselben zwei oder mehr Rohre, die an einem Ende für eine starre Koppelung an das Gehäusemittel an dessen Fluidwegen ausgelegt sind, wodurch eine Strömungskommunikation dazwischen ermöglicht wird, und das an einem anderen Ende auf die Aufnahme eines Zuflusses von unter Druck stehendem Fluid ausgelegt ist.
Die Erfindung umfasst in einer weiteren Ausführungsform eine Vorrichtung, die operativ mit einer mechanischen Presse verbunden ist, die eine rotierbare Kurbelwelle mit zwei oder mehr darin vorgesehenen Bohrungskanälen umfasst, um Fluid zu der Kurbelwelle zu befördern. Die Fluidzuführungsvorrichtung umfasst eine Rotationsverbindung, die an die Kurbelwelle starr gekoppelt ist, um eine gleichzeitige Rotation mit derselben zu ermöglichen, und die wirksam wird, um Fluid von zwei oder mehr Einlässen derselben zu den in der Kurbelwelle vorgesehenen Bohrungskanälen zu befördern. Die Vorrichtung umfasst des weiteren ein Mittel, das mit der Rotationsverbindung verbunden ist, um der Rotationsverbindung eine Schmierungsunterstützung bereitzustellen, und das zumindest teilweise für eine Strömungskommunikation mit den Einlässen der Rotationsverbindung ausgelegt ist. Das Unterstützungsmittel umfasst in einer Ausführungsform desselben ein Gehäuse, das einen Zwischenraum mit mindestens einem Teil der Rotationsverbindung begrenzt. Die Vorrichtung umfasst des weiteren ein Strömungskommunikationsmittel, das angeordnet ist, um eine Strömungskommunikation mit dem Zwischenraum zu schaffen, die ausreicht, um eine Strömungskommunikation mit den Einlässen der Rotationsverbindung zu ermöglichen. Das Strömungskommunikationsmittel umfasst in einer Ausführungsform desselben einen im Gehäuse gebildeten Fluidweg, der in Strömungskommunikation mit dem Zwischenraum angeordnet ist. Die Rotationsverbindung umfasst, in einer Ausführungsform derselben, einen Fluidweg, der eine Fluidkommunikation von den Rotationsverbindungseinlässen mindestens zu den in der Kurbelwelle vorgesehenen Bohrungskanälen herstellt.
Die Erfindung umfasst, in einer weiteren Ausführungsform, ein System zur Beförderung von Fluid zu einem Rotationselement, das mit zwei oder mehr Fluiddurchflüssen darin versehen ist. Das System umfasst: ein Rotationsvorrichtungsmittel, das zum Rotationsantrieb durch das Rotationselement angeordnet ist, um das an zwei oder mehr Einlässen desselben empfangene Fluid an die im Rotationselement vorgesehenen Fluidwege zu befördern; ein Gehäuse, das einen Zwischenraum mit mindestens einem Teil des Rotationsvorrichtungsmittels bildet, wobei der Zwischenraum in Strömungskommunikation mit den Einlässen des Rotationsvorrichtungsmittels und einem Strömungskommunikationsmittel angeordnet ist, das so angeordnet ist, dass es eine Strömungskommunikation mit dem Zwischenraum schafft, die ausreicht, um eine Strömungskommunikation mit den Einlässen des Rotationsvorrichtungsmittels zu ermöglichen. Eine fest am Gehäuse befestigte Dichtung verhindert Austritte aus dem Zwischenraum. Die Rotationsverbindung ist mit einer Abflusslinie versehen, die Öldruck auf die Dichtung eliminiert. Das Gehäuse ist für eine stationäre Platzierung konfiguriert. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Rotationselement eine Kurbelwelle, und die zugehörigen Fluiddurchflüsse umfassen zwei oder mehr in der Kurbelwelle gebildete Bohrungskanäle. Das Strömungskommunikationsmittel umfasst in einer Ausführungsform desselben einen im Gehäuse gebildeten und in Strömungskommunikation mit dem Zwischenraum angeordneten Fluidweg.
Die Erfindung umfasst in einer weiteren Ausführungsform ein System zur Beförderung von Fluid zu einer Rotationsverbindung, die mit zwei oder mehr Fluidkanälen darin versehen ist. Das System umfasst ein Rotationsverbindungsmittel, das für eine Antriebsrotation durch das Rotationselement angeordnet ist, um zwei oder mehr Fluidwege zu schaffen, die in Fluidkommunikation mit den im Rotationselement angeordneten Fluiddurchflüssen stehen; es umfasst des weiteren ein Unterstützungsmittel, das zumindest teilweise für eine Strömungskommunikation mit den vom Rotationsverbindungsmittel bereit gestellten Fluidwegen ausgelegt ist und das so angeordnet ist, dass es dem Rotationsverbindungsmittel eine operative Lagerunterstützung bietet. Das Unterstützungsmittel umfasst in einer bestimmten Ausführungsform ein Gehäusemittel, das einen Zwischenraum mit zumindest einem Teil des Rotationsverbindungsmittels begrenzt und um einen Fluidweg zu schaffen, der in Fluidkommunikation mit dem Zwischenraum angeordnet ist und der die Fluidkommunikation mit den vom Rotationsverbindungsmittel bereit gestellten Fluidwegen ermöglicht. Das Gehäusemittel ist vorzugsweise stationär und einstückig verbunden mit einem daran befestigten Dichtungsmittel zum Dichten des Zwischenraums.
Die Erfindung umfasst in einem weiteren Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung zur Beförderung von Fluid zu einer rotierbaren Kurbelwelle mit zwei oder mehr Bohrungskanälen darin. Die Fluidzuführungsvorrichtung umfasst ein Fluidtransfermittel, das auf Nichtrotation ausgelegt ist und das zumindest teilweise in einer Höhlung der Kurbelwelle untergebracht ist, um dazwischen einen Zwischenraum zu begrenzen, zur Beförderung von Fluid, das an den zwei Einlässen desselben empfangen wird, zum Zwischenraum und zu den Bohrungskanälen in der Kurbelwelle. Zur dichtenden Sicherung des Zwischenraums ist ein Dichtungsmittel vorgesehen.
Das Fluidtransfermittel umfasst in einem weiteren Aspekt zwei oder mehr Fluidwege, welche die Fluidkommunikation zwischen den Einlässen und den in der Kurbelwelle vorhandenen Bohrungskanälen ermöglicht. Der Zwischenraum ist vorzugsweise angeordnet in Fluidkommunikation mit dem vom Fluidtransfermittel bereitgestellten Fluidweg. Die vom Fluidtransfermittel bereitgestellten Fluidwege umfassen in einer Ausführungsform zumindest zwei oder mehr Hauptkanäle, die in Fluidabstimmung mit zwei oder mehr Einlässen des Fluidtransfermittels und mit den zwei oder mehr Bohrungskanälen in der Kurbelwelle angeordnet sind. Die Fluidwege umfassen des weiteren mindestens einen Nebendurchfluss, der die Fluidkommunikation zwischen dem mindestens einen Hauptdurchfluss und dem Zwischenraum herstellt. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der mindestens eine Nebendurchfluss mindestens ein Paar Nebendurchflüsse, die sich in gegenläufigen Radialrichtungen erstrecken.
Des weiteren ist ein Versorgungsmittel vorgesehen, das starr an das Fluidtransfermittel an dessen Einlässen gekoppelt ist, um dieses mit Fluid zu versorgen. Das Zuführungsmittel umfasst in einem Aspekt desselben zwei oder mehr Rohre, die an einem Ende für eine starre Koppelung an das Fluidtransfermittel an dessen Einlässen ausgelegt sind, um eine Strömungskommunikation dazwischen zu ermöglichen, und das an einem anderen Ende desselben für die Aufnahme eines Zuflusses von unter Druck stehendem Fluid ausgelegt ist. Ein Mittel ist vorgesehen zur starren Befestigung der Rohre.
Des weiteren vorgesehen ist ein Gegenlager, das einstückig mit der Kurbelwelle an deren Höhlung verbunden ist und das einen Zwischenraum mit dem Fluidtransfermittel begrenzt. Das Gegenlager wird im Einklang mit einem im damit verbundenen Zwischenraum vorhandenen Fluidfilm wirksam, um einer Axialbewegung des Fluidtransfermittels entgegen zu wirken. An dem Gegenlager ist eine Dichtung starr befestigt und um das Fluidtransfermittel herum angeordnet. Zwischen der Dichtung und dem Ölfilmlager befindet sich eine Abflusslinie.
Die Erfindung umfasst in einer weiteren Ausführungsform eine mechanische Presse, die eine Rahmenstruktur mit einem Haupt und einem Bett umfasst; einen Stößel, der von der Rahmenstruktur für eine reziproke Bewegung in entgegengesetztem Verhältnis zu dem Bett geführt wird; einen mit der Rahmenstruktur verbundenen Antriebsmechanismus; eine rotierbar vom Antriebsmechanismus betriebene Schwungradanordnung, wobei die Schwungradanordnung ein Schwungrad umfasst, das im Verhältnis zur Rahmenstruktur rotierbar ist; eine Kurbelwelle, die rotierbar im Haupt vorgesehen ist und in Antriebsverbindung mit dem Stößel steht, wobei die Kurbelwelle zwei oder mehr darin gebildete Bohrungskanäle umfasst; eine Kupplungsanordnung zur selektiven Verbindung des Schwungrads mit der Kurbelwelle zur Antriebsrotation derselben; und ein Fluidzuführungssystem zur Versorgung der in der Kurbelwelle gebildeten Bohrungskanäle mit Fluid. Das Fluidzuführungssystem umfasst ein Fluidtransfermittel, das für eine Nichtrotation ausgelegt ist und das zumindest teilweise in einer Höhlung der Kurbelwelle untergebracht ist, um einen Zwischenraum dazwischen zu begrenzen, um Fluid, das an den zwei oder mehr Einlässen desselben empfangen wurde, in den Zwischenraum und zu den zwei oder mehr in der Kurbelwelle gebildeten Bohrungskanälen zu befördern. Zur dichtenden Sicherung des Zwischenraums ist ein Dichtungsmittel vorgesehen.
Das Fluidtransfermittel umfasst in einem Aspekt desselben einen Fluidweg, der die Fluidkommunikation zwischen den Einlässen desselben und den in der Kurbelwelle gebildeten Bohrungskanälen ermöglicht. Der Zwischenraum ist vorzugsweise in Fluidkommunikation mit dem Fluidweg angeordnet.
Die Erfindung umfasst in einer weiteren Ausführungsform eine Vorrichtung, die operativ mit einer mechanischen Presse verbunden ist, einschließlich einer rotierbaren Kurbelwelle, die mit zwei oder mehr Bohrungskanälen darin versehen ist, um Fluid zur Kurbelwelle zu befördern. Die Fluidzuführungsvorrichtung umfasst ein Fluidtransfermittel, das zur Nichtrotation ausgelegt ist und zumindest teilweise in einer Höhlung der Kurbelwelle untergebracht ist, um einen Zwischenraum dazwischen zu begrenzen, um zwei oder mehr Fluidwege zu schaffen, die in Fluidkommunikation mit den zwei oder mehr Kurbelwellenbohrungskanälen stehen. Der Zwischenraum ist vorzugsweise in Fluidkommunikation mit den Fluidwegen angeordnet, die vom Fluidtransfermittel bereit gestellt werden. Zudem ist ein Dichtungsmittel zur dichtenden Sicherung des Zwischenraums vorgesehen.
Die Erfindung umfasst in einer weiteren Ausführungsform eine Vorrichtung zur Versorgung einer rotierbaren Kurbelwelle mit zwei oder mehr darin vorgesehenen Bohrungskanälen mit Fluid. Die Fluidzuführungsvorrichtung umfasst ein Fluidtransfermittel, das zumindest teilweise in einer Höhlung der Kurbelwelle vorgesehen ist, um einen eingesetzten Körper desselben zu begrenzen, und welches einen Zwischenraum zwischen zumindest einem Teil des eingesetzten Körpers und der Kurbelwellenhöhlung begrenzt, um Fluidwege zu schaffen, die in Fluidkommunikation mit den zwei oder mehr Kurbelwellenbohrungskanälen stehen. Der Zwischenraum ist vorzugsweise in Fluidkommunikation mit den Fluidwegen angeordnet. Ein Fluidquellmittel versorgt die vom Fluidtransfermittel bereitgestellten Fluidwege mit einer Fluidströmung. Ein Dichtungsmittel ist für die dichtende Sicherung des Zwischenraums vorgesehen.
Die Erfindung umfasst in einer weiteren Ausführungsform ein System für die Zufuhr von Fluid zu einem Rotationselement mit zwei oder mehr darin vorgesehenen Fluiddurchflüssen. Das Fluidzuführungssystem umfasst ein Fluidtransfermittel, das auf Nichtrotation ausgelegt ist und das zumindest teilweise in einer Höhlung des Rotationselements untergebracht ist, um einen Zwischenraum dazwischen zu begrenzen, um Fluid, das an den zwei oder mehr Einlässen desselben empfangen wird, zum Zwischenraum und zu den Fluidkanälen im Rotationselement zu befördern. Ein Dichtungsmittel ist für die dichtende Sicherung des Zwischenraums vorgesehen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Rotationselement eine Kurbelwelle, während die zugehörigen Fluiddurchflüsse zwei oder mehr in der Kurbelwelle gebildete Bohrungskanäle umfassen.
Die Erfindung umfasst in einer weiteren Ausführungsform ein System für die Zufuhr von Fluid zu einem Rotationselement mit zwei oder mehr darin vorgesehenen Fluiddurchflüssen. Das Fluidzuführungssystem umfasst ein Fluidtransfermittel, das für eine Nichtrotation ausgelegt ist und das zumindest teilweise in einer Höhlung des Rotationselements untergebracht ist, um einen Zwischenraum dazwischen zu begrenzen, um Fluidwege zu schaffen, die in Fluidkommunikation mit den Fluiddurchflüssen im Rotationselement stehen, wobei der Zwischenraum in Fluidkommunikation mit den vom Fluidtransfermittel geschaffenen Fluidwegen steht. Ein Dichtungsmittel ist für die dichtende Sicherung des Zwischenraums vorgesehen. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Rotationselement eine Kurbelwelle, während die zugehörigen Fluidkanäle zwei oder mehr Bohrungskanäle umfassen, die in der Kurbelwelle gebildet sind.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, wie sie in ihrer Form unter Verwendung einer stationären Verbindung zur Versorgung einer Kurbelwelle mit Öl gegeben ist, liegt darin, dass ein Ölfilmlager zur Unterstützung der stationären Verbindung vorhanden ist, wodurch die darum angeordnete Kurbelwelle in die Lage versetzt wird, in einer geschmierten Umgebung zu rotieren und die Notwendigkeit von Wälzlagern wegfällt.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Tatsache, dass mit nur einer Fluidversorgungsvorrichtung Hochdruckfluid an zwei oder mehr Komponenten der Presse geliefert werden kann.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit, von einer einzigen Druckbereitstellungsvorrichtung unter Druck stehendes Fluid mit unterschiedlichen Drücken auf jede der zwei oder mehr Komponenten der Presse aufzubringen.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung nach dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel in der Form, in der eine Rotationsverbindung verwendet wird, die für eine Antriebsrotation durch die Welle oder das Element angeordnet ist, ist die Tatsache, dass eine stationäre Gehäuseeinheit vorliegt, die einen Lagerunterstützungszwischenraum mit der Rotationsverbindung schafft, in der eine an dem Gehäuse befestigte Dichtung keinem reibungserzeugenden Rotationskontakt ausgesetzt ist.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung betrifft deren Fähigkeit im Rahmen einer Anwendung in einer mechanischen Presse zur Beförderung von Öl von einer stationären Röhre zu einer rotierenden Kurbelwelle bei Öldruckwerten von über 1200 psi.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die zwischen den rotierenden und den stationären Komponenten gebildeten Zwischenräume mit Öl unter Druck versorgt werden, um darin Ölfilmlager zu schaffen, wodurch die Gefahr eines Ausschlagens von Teilen in Verbindung mit freien und ungedämpften Zwischenräumen eliminiert wird.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass das selbe Hochdrucköl, das auf den Bohrungskanal der Welle oder des Elements aufgebracht wird, um ein Kupplungs-/Hauptlager oder eine andere Vorrichtung zu schmieren, etwa eine Hubeinstellvorrichtung oder eine andere Fluid- oder Druckvorrichtung, auch dazu verwendet wird, die Ölfilmerfordernisse der Verbindungskomponenten zu erfüllen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die oben erwähnten und andere Funktionsmerkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden offensichtlicher, und die Erfindung wird besser verstanden durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen:
Fig. 1 ist eine querschnittartige Längsansicht einer Rotationsverbindung, die für eine Antriebsrotation durch eine Kurbelwelle angeordnet und für die Verwendung in der Versorgung eines in der Kurbelwelle gebildeten Bohrungskanal mit Fluid gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgelegt ist;
Fig. 2 ist eine querschnittartige Längsansicht einer stationären Verbindungskomponente, die gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer Kurbelwellenhöhlung zur Verwendung in der Versorgung des Kurbelwellenbohrungskanals mit Fluid angeordnet ist;
Fig. 3 ist eine Frontaufrissansicht einer Pressmaschine in einer beispielgebenden Form derselben;
Fig. 4 ist eine Querschnittansicht einer Rotationsverbindung, die für eine Antriebsrotation durch eine Welle angeordnet und zur Verwendung in der Versorgung eines in der Welle gebildeten Kanals mit Fluid ausgelegt ist; und
Fig. 5 ist eine Querschnittansicht des Fluids, wie sich dieses durch beide Fluiddurchflüsse und zu getrennten Stößelkomponenten bewegt.
Gleiche Bezugszeichen beziehen sich durch alle Zeichnungen hindurch auf identische Teile. Das hier dargelegte Beispiel illustriert ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer bestimmten Form; es ist aber nicht geeignet, den Geltungsbereich der Erfindung, auf welche Art auch immer, zu beschränken.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Generell und überblicksmäßig Bezug nehmend auf die in Fig. 1 und 2 dargestellten schematischen Illustrationen gibt es zwei Ausführungsbeispiele des US-Patents Nr. 5,901.643, die auf ein System zur Versorgung einer rotierbaren, in einer mechanischen Presse integrierten Kurbelwelle mit Fluid ausgerichtet sind. US-Patent Nr. 5,901.643 ist dieser Schrift durch Bezugnahme einverleibt. Das in Fig. 1 dargestellte System benützt eine Rotationsverbindung, die zur Antriebsrotation durch die Kurbelwelle ausgelegt ist, wobei die Rotationsverbindung vorzugsweise so wie gezeigt in äußerlich gekoppelter Beziehung zu der Kurbelwelle installiert ist. Die gleichzeitige Tandemrotation der Rotationsverbindung und der Kurbelwelle wird erleichtert durch einen starren Eingriff zwischen diesen. Lagerunterstützung für die Rotationsverbindung wird von einem schmierenden Ölfilm geleistet, der in einem Zwischenraum zwischen der Rotationsverbindung und einer um dieses angeordneten stationären Gehäuseeinheit gegeben ist. Das in Fig. 2 dargestellte System benützt eine stationäre Fluidtransfervorrichtung, die zumindest teilweise in einer Höhlung untergebracht ist, die im Kurbelwellenkörper gebildet ist. Die Transfervorrichtung ist ähnlich strukturiert wie die Rotationsverbindung der Fig. 1, jedoch angepasst an eine Nichtrotationsfunktion installiert. Die Lagerunterstützung für die stationäre Transfervorrichtung wird von einem schmierenden Ölfilm geleistet, der in einem Zwischenraum zwischen der Transfervorrichtung und der angrenzenden Kurbelwellenhöhlungsfläche vorhanden ist. In beiden dargestellten Ausführungsbeispielen wird Fluid durch die in der Kurbelwelle gebildete entsprechende Verbindungskomponente (die Rotationsverbindung oder die stationäre Transfervorrichtung) zugeführt und in einen in der Kurbelwelle gebildeten Bohrungskanal ausgegeben. Insbesondere enthält die Verbindungskomponente einen darin gebildeten Fluidweg, der in Strömungskommunikation mit dem Bohrungskanal der Kurbelwelle steht. Der Fluidweg ist des weiteren so angeordnet, dass er Fluid in den zugehörigen Zwischenraum befördert, wodurch die Entstehung eines schmierenden Ölfilms ermöglicht wird, der eine Lagerunterstützung leistet. Beide offenbarten Konfigurationen kommen ohne Dichtungen mit gleitenden Oberflächen aus.
Insbesondere Bezug nehmend auf Fig. 1 ist eine Fluidzuführungsvorrichtung mit der allgemeinen Bezeichnung 10 dargestellt, mit der ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zur Verwendung in der Zufuhr von Fluid zu einer Kurbelwelle 12 illustriert wird, wie in der Längsquerschnittansicht der Figur dargestellt. Die dargestellte Vorrichtung 10 umfasst in einer Ausführungsform derselben eine Rotationsverbindung mit der allgemeinen Bezeichnung 14, die für eine Antriebsrotation durch die Kurbelwelle 12 angeordnet ist, und sie umfasst des weiteren eine stationäre Gehäusestruktur mit der allgemeinen Bezeichnung 16, die in einem Abstand zur Rotationsverbindung 14 angeordnet ist, um einen Ölfilmzwischenraum 18 dazwischen zu begrenzen. Das Gehäuse 16 umfasst in einer Ausführungsform desselben einen Fluiddurchfluss, der in verdeckter Ansicht unter 20 dargestellt und in Fluidkommunikation mit dem Zwischenraum 18 angeordnet ist, um diesen mit Fluid zu versorgen. Die Rotationsverbindung 14 umfasst in einer Ausführungsform derselben einen allgemein als 22 bezeichneten Fluidweg, der eine Strömungskommunikation zwischen dem Zwischenraum 18 und einem in der Kurbelwelle 12 gebildeten Fluidzugangskanal 24 ermöglicht. Der Zugangskanal 24 liegt vorzugsweise in Form einer bohrungsartigen Struktur vor, obwohl jede andere fluidbefördernde Ausführung oder Anordnung hiermit ebenfalls erfasst ist. Der Kurbelwellenzugangskanal 24 ist vorzugsweise für eine Strömungskommunikation mit anderen Maschinenteilen angeordnet, wie etwa einem (nicht dargestellten) Kupplungs-/Hauptlager. Der Fluidweg 22 der Rotationsverbindung 14 und der Fluiddurchfluss 20 des Gehäuses 16 sind wie dargestellt in einer bevorzugten Form so angeordnet, dass eine einstellbare Ausrichtung zwischen diesen möglich ist, die einen maximalen Durchfluss ermöglicht. Eine Fluidversorgungseinheit mit der allgemeinen Bezeichnung 26 ist für eine starre Koppelung an das Gehäuse 16 ausgelegt und schafft einen Fluidstrom zum Gehäusedurchfluss 20.
Die dargestellte Fluidzuführungsvorrichtung 10 dient allgemein der Versorgung des Zugangskanals 24 mit Fluid über den Fluidweg 22 der Rotationsverbindung 14 während der gesamten Rotationsaktivität der Kurbelwelle 12. Zusätzlich wird Fluid auch zum Zwischenraum 18 befördert, um einen schmierenden Ölfilm darin zu schaffen, der eine Lagerunterstützung für die Rotationsverbindung 14 schafft, wenn diese gleichzeitig mit der Kurbelwelle 12 rotiert. Bezug nehmend auf Fig. 3 bildet die Vorrichtung 10 einen integrierten Bestandteil der mechanischen Presse 200 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel derselben. Herkömmliche Ausführungen der mechanischen Presse sind im allgemeinen mit einer Rahmenstruktur 210 versehen, die einen Hauptabschnitt 204 und einen Bettabschnitt 214 mit einer damit verbundenen Polsterplattenanordnung 216 umfasst, wobei die stehenden Elemente 218 den Hauptabschnitt 204 mit dem Bettabschnitt 214 verbinden. Die Steher 218 sind einstückig befestigt an der Unterseite des Hauptes 204 und der Oberseite des Bettes 214. Ein Stößelelement 212 ist zwischen den Stehern 218 für eine geradlinige reziproke Bewegung darin angeordnet. Die Beinelemente 220 sind als Verlängerung des Betts gebildet und im allgemeinen auf dem Werkstattboden 222 mittels stoßgedämpfter Unterlagen 224 befestigt. Eine Antriebsanordnung umfasst einen Antriebsmechanismus 202, der mit bekannten herkömmlichen Mitteln mit einer allgemein als 206 bezeichneten Schwungrad/Kupplungs-Kombination zum Antrieb der Rotationsbewegung der Kurbelwelle verbunden ist. Die Kurbelwellenrotation wird in eine reziproke lineare Bewegung umgewandelt, die das Stößelelement unter Verwendung einer Zwischenanordnung von Verbindungsstangen antreibt.
Es ist im Hinblick auf das Folgende zu beachten, dass die vorangehende Beschreibung der Presse und ihrer unterschiedlichen Bauteile lediglich illustrativen Charakter hat und nicht geeignet ist, einschränkend zu wirken, zumal durchschnittliche Fachpersonen erkennen, dass jede andere mechanische Presse so angepasst werden kann, dass sie die Grundsätze der vorliegenden Erfindung integriert. Ferner ist die Fluidzuführungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in ihrer Anwendbarkeit nicht auf die hier offenbarte Konfiguration der mechanischen Presse beschränkt, sondern kann zur Verwendung in jeder Anordnung angepasst werden, welche rotierende Vorrichtungen oder andere bewegte Komponenten einsetzt.
Bezug nehmend auf die einzelnen Bauteile der Fluidzuführungsvorrichtung 10 ist die Rotationsverbindung 14 vorgesehen wie dargestellt in Form einer einheitlichen Struktur einschließlich eines Kopfabschnitts 28, der einstückig gebildet ist mit einem Körperabschnitt 30, der an einer Endfläche 32 derselben an die Kurbelwelle 12 gekoppelt ist. Der Kopfabschnitt 28 begrenzt im allgemeinen eine massive zylindrische Struktur, während der Körperabschnitt 30 geeignet strukturiert ist für einen integrierten Eingriff in die Kurbelwelle 12. Die Rotationsverbindung 14 wird im allgemeinen so wirksam, dass ihre Bewegung im wesentlichen beschränkt ist auf eine Rotationsbewegung, die ihrerseits der Steuerung durch Rotationseinflüsse ausgesetzt ist, die von der Kurbelwelle 12 generiert werden. Zu diesem Zweck ist die Rotationsverbindung 14 am Körperabschnitt 30 derselben starr gekoppelt an die Kurbelwelle 12. Diese Kopplung kann in einem illustrativen Beispiel ausgeführt werden, indem ein abnehmbares (in verdeckter Ansicht unter 34 dargestelltes) Adapterelement verwendet wird, das im Körperabschnitt 30 an einem Ende desselben schraubbar aufgenommen ist und schraubbar in der Kurbelwelle 12 an einem anderen Ende desselben aufgenommen ist. Alternativ dazu kann der Adapter 34 auch einstückig mit der Rotationsverbindung 14 oder der Kurbelwelle 12 als permanenter Teil derselben gebildet sein. Diese Beschreibung des Adapters 34 ist kein beschränkendes Merkmal in dieser Schrift, zumal offensichtlich ist, dass jedes Mittel bereitgestellt werden kann, um die Rotationsverbindung 14 und die Kurbelwelle 12 in starrem Eingriff einstückig zu verbinden. Die Starre dieser Verbindung reicht mindestens aus, um die Rotationsverbindung 14 so zu konfigurieren, dass sie in gleichzeitigem Rotationsverhältnis mit der Kurbelwelle 12 arbeitet, d. h. die Komponenten 12 und 14 rotieren im wesentlichen einheitlich.
Die Rotationsverbindung 14 enthält gemäß Darstellung den illustrierten Fluidweg 22 zur Herstellung einer Strömungskommunikation mit dem in der Kurbelwelle 12 gebildeten Zugangskanal 24. Der Fluidweg 22 umfasst in einer Ausführungsform desselben einen Fluidkanal 36, der an einem Ende desselben in Strömungskommunikation mit dem Zwischenraum 18 angeordnet ist und an einem anderen Ende desselben in Strömungskommunikation mit dem Fluidkanal 38 angeordnet ist, der durch Adapter 34 für eine Fluidkommunikation mit dem Zugangskanal 24 angeordnet ist. Wie dargestellt, ist der Fluidkanal 36 allgemein in radialer Richtung und Fluidkanal 38 allgemein in Längsrichtung angeordnet. In einem bevorzugten Aspekt hat der Zugangskanal 24 die selbe Ausdehnung wie die Rotationsachse der Kurbelwelle 12. Demgemäß ist der Kanal 38 vorzugsweise in co-linearem Verhältnis zum Zugangskanal 24 angeordnet. Der illustrierte Fluidweg 22 darf nicht als beschränkender Faktor betrachtet werden, er ist vielmehr als stellvertretend für alle Mittel in der Rotationsverbindung 14 zu betrachten, durch die Fluid von einem Fluideinlass derselben zur Kurbelwelle 12 befördert werden können.
Das Gehäuse 16 ist wie dargestellt vorgesehen in Form einer Umschließungseinheit, um eine räumliche Trennung zu der Rotationsverbindung 14 zu schaffen, um einen Zwischenraum 18 zu begrenzen, der für die Bildung eines darin vorgesehenen Schmierölfilms geeignet ist. Das Gehäuse 16 ist unter Verwendung einer starren Verbindung mit der (unten erörterten) Versorgungseinheit 26 für eine fixierte Platzierung im Verhältnis zur Rotationsverbindung 14 ausgelegt. Das illustrierte Gehäuse 16 umfasst in einer Ausführungsform desselben eine Halteplatte 40, die an einer Haltehülse 42 mit den Sicherungsschrauben 44 und 46 einstückig befestigt ist, um eine Rahmenstruktur oder einen Mantel zu schaffen, der eine Lagerfläche im Verhältnis zur Rotationsverbindung 14 bietet. Die Halteplatte 40 begrenzt im allgemeinen eine scheibenförmige Struktur, die gegenüber der Rotationsverbindung 14 an einer Außenoberfläche des Kopfabschnittes 28 angebracht ist, mit dem Zwischenraum 18 dazwischen. Die Haltehülse 42 begrenzt im allgemeinen eine zylindrische Struktur, die ringförmig um die Rotationsverbindung 14 an einer radialen Oberfläche des Körperabschnitts 30 angebracht ist, mit dem Zwischenraum 18 dazwischen. Die Haltehülse 42 ist vorzugsweise mit einem einwärtig radial angeordneten ringförmigen Endabschnitt 48 versehen, der zur Begrenzung eines (an den Zwischenraum 18 angrenzenden) Zwischenraums 50 an der diskontinuierlichen Grenze zwischen dem Kopfabschnitt 28 und dem Körperabschnitt 30 der Rotationsverbindung 14 ausgerichtet ist. Der einwärtige Endabschnitt 48 ist ringförmig angeordnet um die Rotationsverbindung 14 am Körperabschnitt 30, der sich durch diese erstreckt. Die besondere Konfiguration für das hier offenbarte Gehäuse 16 darf nicht als beschränkend betrachtet werden, sie ist vielmehr repräsentativ für jede Struktur, die geeignet ist, einen Zwischenraum mit zumindest einem Teil der Rotationsverbindung 14 zu schaffen, der ausreicht, die Bildung eines Ölfilms darin zu ermöglichen, der die Schmierung der Rotationsverbindung 14 während deren Rotation zu unterstützt.
Das Gehäuse 16 ist vorzugsweise so konstruiert, dass es einen Fluiddurchfluss 20 in einer Seite der Haltehülse 42 desselben schafft. In einem bevorzugten Aspekt ist die Ausrichtung des Fluidkanals 20 im Verhältnis zum Fluidweg 22 (am radialen Kanal 36 desselben) in der Rotationsverbindung 14 so angelegt, dass eine Abstimmung zwischen diesen möglich ist, die ausreicht, um eine Strömungskommunikation während mindestens einem Teil der Rotation der Rotationsverbindung 14 herzustellen. Das durch den Durchfluss 20 zugeführte Hochdrucköl hätte einen maximalen Durchsatz in die Rotationsverbindung 14, wenn der Kanal 20 und der Fluidweg 22 geeigneter Weise so konstruiert sind, dass während der Rotation der Rotationsverbindung 14 das Ereignis einer co-linearen Abstimmung dazwischen möglich ist.
Eine Dichtung 52 verhindert den Ölaustritt aus dem Zwischenraum 50 und liegt in Form einer Ringstruktur vor, die ringförmig um eine Rotationsverbindung 14 am Körperabschnitt 30 derselben angeordnet ist. Ein (in Fig. 1 nicht dargestellter) Ölabfluss ist zwischen der Dichtung 52 und dem Ölfilm angeordnet. Die Dichtung 52 ist vorzugsweise befestigt wie dargestellt durch eine feste Verbindung mit der Haltehülse 42 an den Endwänden des einwärtigen ringförmigen Endabschnitts 48derselben. Demnach stellt die Dichtung 52 ein stationäres (also nichtrotierendes) Element dar. Die ausreichende ringartige Konstruktion und feste Platzierung der Dichtung 52 steht in vorteilhaftem Gegensatz zu Dichtungen älterer Bauweise, die in der Regel in Form einer Lochscheibe vorliegen, die entweder mit der Rotationsverbindung rotieren muss oder Reibungskräften ausgesetzt ist, da sie als Schnittstelle zwischen einer stationären Rotationsverbindung und der rotierenden Endoberfläche der Kurbelwelle dient. Indem die Rotationsverbindung 14 in gleichzeitige Antriebsrotation mit der Kurbelwelle 12 gebracht wird, erleichtert diese Anordnung die Verwendung einer stationären Dichtung auf die angezeigte Weise und eliminiert damit den nachteiligen Zustand in älteren Konfigurationen, der eine Dichtung an der Schnittstelle zwischen einer stationären Verbindungsvorrichtung und der rotierenden Kurbelwelle vorsah. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel findet sich keine derartige Schnittstelle stationär-rotierend. Demgemäß bleibt die Dichtung 52, die keinen Oberflächenabschnitt in Kontakt mit einem rotierenden Teil aufweist, frei von Exponierungen an abrasiven Aktivitäten, wie diejenigen der älteren Dichtungen mit gleitenden Oberflächen. Zwischen der Dichtung 52 und dem Zwischenraum 18 ist ein Abfluss vorgesehen.
Die Versorgungseinheit 26 umfasst ein Rohr 54, das an einem Ende so beschaffen ist, dass es einen Zufluss 56 von Druckfluid aus einer (nicht dargestellten) Fluidquelle aufnimmt und das am anderen Ende so beschaffen ist, dass es starr an das Gehäuse 16 angekoppelt wird, so dass die Anordnung eine Strömungskommunikation dazwischen ermöglicht. Insbesondere ist das Rohr 54 an einem Ende mit einem konischen Kopplungselement versehen, das am Fluiddurchfluss 20 sicher am Gehäuse 16 befestigt ist, um einen ununterbrochenen Fluidstrom dahinein vom Rohr 54 zu erlauben. Das Rohr 54 ist unter Verwendung eines Trägers 60 mit einer Schraube 62 starr am (illustrativ als 58 dargestellten) Pressenhaupt befestigt. Demnach wird das Gehäuse 16 durch seine starre Koppelung an das Haupt 58 über das Rohr 54 und den Träger 60 zu einem stationären. Allerdings darf diese Art einer festen Sicherung und der bestimmten Ausführungsstrukturen nicht als beschränkend betrachtet werden, sondern vielmehr als stellvertretend für alle Mittel, die geeignet sind, eine Rotationsbewegung des Gehäuses 16 zu hemmen. Und auch wenn das Rohr 54 eine zweifache Aufgabe für die Beförderung des Fluids und die Unterstützung der starren Sicherung des Gehäuses 16 übernimmt, versteht es sich von selbst, dass das Rohr 54 oder jedes gleichartige Mittel zur Fluidversorgung verwendet werden kann, während andere unabhängige Mittel vorgesehen sein können, um das Gehäuse 16 stationär zu machen.
Während dem Betrieb wird ein Druckfluidstrom 56 in das Rohr 54 eingeführt und weiter befördert zum Fluiddurchfluss 20 im Gehäuse 16, woraufhin der Fluidstrom in den Zwischenraum 18 eingelassen wird. Das ankommende Fluid wird mindestens in den Zwischenraum 18 eindringen und in Entsprechung zu und Abhängigkeit von dessen Ausrichtung im Verhältnis zum Fluiddurchfluss 20 auch in den (in der Rotationsverbindung 14 vorgesehenen) radialen Fluidkanal 36 eingelassen. Das in den radialen Fluidkanal 36 eingelassene Hochdrucköl bewegt sich weiter entlang dem Rest des Fluidwegs 22 (d. h. den axialen Fluidkanal 38) und wird in den Kurbelwellenzugangskanal 24 ausgegeben. Das Druckniveau des einfließenden Fluids reicht aus, um eine Strömung im Kurbelwellenzugangskanal 24 zu erzeugen, die geeignet ist, mindestens die Kupplungs-/Hauptlagerstellen zu erreichen, die in Strömungskommunikation mit dem Zugangskanal 24 angeordnet sind. Die Unterdrucksetzung ist auch ausreichend, um Fluid im wesentlichen im gesamten Bereich des ringförmigen Lagers zwischen der Rotationsverbindung 14 und dem Gehäuse 16 und begrenzt durch den Zwischenraum 18 zu verteilen. Das im Zwischenraum 18 und im Zwischenraum 50 (nahe der Dichtung 52) vorhandene Fluid schafft einen Ölfilm, der gemeinsam mit der Rotationsverbindung 14 wirksam wird, eine effektive Lagerunterstützungsstruktur für das Gehäuse 16 zu schaffen. Zusätzlich besteht ein kooperativer Einfluss, der die Schmierungsfilmbereiche und das Gehäuse 16 (insbesondere an der Halteplatte 40 und dem einwärtigen ringförmigen Endabschnitt 48 der Haltehülse 42) einbezieht, das integrativ eine wirksame Gegenlagerstruktur bildet, die dazu dient, jede lineare Bewegung in der Rotationsverbindung 14 zu hemmen, während gleichzeitig weiterhin Schmierungsunterstützung für die zulässige Rotationsbewegung bereitgestellt wird. Die mit den Zwischenräumen 18 und 50 verbundenen Filmbereiche zeigen im allgemeinen keine signifikante druckinduzierte Bewegungsaktivität, die sich ansonsten als Reaktion auf Druckunterschiede entwickeln könnte, die sich aus kontinuierlichen Wechselwirkungen mit ankommendem Hochdrucköl ergeben. Demgemäß können diese Filmbereiche als hydrostatische Lagerunterstützungsbereiche im dargestellten Ausführungsbeispiel betrachtet werden. Das Ölfilmlager in den Zwischenräumen 18 und 50 stellt sicher, dass zwischen dem stationären Gehäuse 16 und der Rotationsverbindung 14 kein ungedämpfter Zwischenraum vorhanden ist, der ansonsten zu einem Ausschlagen der betreffenden Komponenten während hoher, sich durch die Presse ausbreitender Vibrationskräfte führen könnte.
Im Wege einer allgemeinen Beschreibung und nicht in beschränkender Absicht wird hiermit festgestellt, dass die Fluidzuführungsvorrichtung nach dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel in einer allgemeinen Ausführungsform desselben ein System für die Zufuhr von Fluid zu einem Rotationselement mit einem darin vorgesehenen Fluiddurchfluss umfasst. Das System umfasst eine Rotationsverbindungsvorrichtung, die für eine Antriebsrotation durch das Rotationselement angeordnet ist und die einen Fluidweg aufweist, der in Strömungskommunikation mit dem Fluiddurchfluss im Rotationselement steht. Das System umfasst des weiteren eine Unterstützungsstruktur, die zumindest teilweise für eine Strömungskommunikation mit dem von der Rotationsverbindungsvorrichtung bereitgestellten Fluidweg ausgelegt ist und die so angeordnet ist, dass sie eine operative Lagerunterstützung für die Rotationsverbindungsvorrichtung bietet. In einer Ausführungsform umfasst die Unterstützungsstruktur ein Gehäusemittel, das einen Zwischenraum mit zumindest einem Teil der Rotationsverbindungsvorrichtung begrenzt, um einen Fluidweg zu schaffen, der in Strömungskommunikation mit dem Zwischenraum steht und der die Strömungskommunikation mit dem von der Rotationsverbindungsvorrichtung bereitgestellten Fluidweg ermöglicht.
Die Fluidzuführungsvorrichtung der Fig. 1 ist demgemäß nicht beschränkt auf eine mechanische Pressenanwendung, sondern erstreckt sich auf die Zufuhr von Fluid von einer Rotationsverbindungsvorrichtung zu jedem rotierbaren Maschinenelement, wie etwa einer Kurbelwelle. Allgemeiner gesagt, erstrecken sich die Grundsätze des dargestellten Ausführungsbeispiels auf jede Form einer Fluidtransfervorrichtung, die in bewegungsabhängigem Verhältnis integriert mit jeder beweglichen Komponente angeordnet ist und welche der Fluidtransfervorrichtung ermöglicht, in Strömungskommunikation mit einem Fluidraum innerhalb der beweglichen Komponente angeordnet zu sein, während sich beide Teile im Tandem bewegen. Zusätzlich kann die Fluidzuführungsvorrichtung so ausgelegt sein, dass sie einer integrierten Verbindung mit Komponenten Platz bietet, die eine andere Bewegungsaktivität als eine Rotationsversetzung ausführen, wie etwa eine geradlinige Bewegung.
Nunmehr Bezug nehmend auf Fig. 2, wird eine Fluidzuführungsvorrichtung dargestellt, die allgemein als 100 bezeichnet wird und ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert, und zwar zur Verwendung in der Versorgung einer Kurbelwelle 12 mit Fluid, wie im Längsquerschnitt der Figur dargestellt. Die illustrierte Vorrichtung 100 umfasst in einer Ausführungsform derselben eine stationäre Fluidtransfervorrichtung, die allgemein als 102 bezeichnet wird und sich zumindest teilweise in einer allgemein als 104 bezeichneten Höhlung befindet, um dazwischen einen Ölfilmzwischenraum 106 zu begrenzen. Die Transfervorrichtung 102 umfasst einen Fluidweg, der illustrativ als 108 bezeichnet ist und in Strömungskommunikation mit dem Zugangskanal 24 der Kurbelwelle 12 angeordnet ist, um Fluid, das am Einlassabschnitt 110 derselben eingelassen wird, zum Kurbelwellenzugangskanal 24 und zum Zwischenraum 106 zu befördern. Die Transfervorrichtung 102 ist in einer Ausführungsform derselben mittels einer starren Kopplung unter Einbeziehung der Fluidversorgungseinheit 112 auf Nichtrotation ausgelegt.
Insbesondere Bezug nehmend auf die dargestellte Transfervorrichtung 102, weist diese einen Einlassabschnitt 110 auf, der für einen Fluidstrom darin ausgelegt ist; des weiteren einen Kopfabschnitt 114, der vorzugsweise in seiner Gänze in der Kurbelwellenhöhlung 104 untergebracht ist und den Zwischenraum 106 mit der Höhlung 104 begrenzt; und ein Körperabschnitt 116, der einstückig an gegenüberliegenden Seiten zum Einlassabschnitt 110 und zum Kopfabschnitt 114 gebildet ist. Die Transfervorrichtung 102 kann allgemein so betrachtet werden, dass sie zum Teil einen Einsatzkörper bildet, der für eine permanente und fixierte Platzierung in der Kurbelwelle 12 an der Höhlung 104 derselben angeordnet ist. Zusätzlich begrenzt die Transfervorrichtung 102 allgemein einen strukturellen Aufbau ähnlich der Rotationsverbindung 14 in Fig. 1. Während jedoch die Rotationsverbindung 14 für eine Antriebsrotation durch die Kurbelwelle 12 angeordnet ist, ist die Transfervorrichtung 102 als stationäres Element zumindest teilweise in der Kurbelwelle 12 angeordnet. Während außerdem das Gehäuse 16 dazu verwendet wird, einen Zwischenraum mit der Rotationsverbindung 14 zu begrenzen, begrenzt die Innenfläche der Kurbelwellenhöhlung 104 den Zwischenraum 106 mit der Transfervorrichtung 102. Beide Komponenten versorgen jedoch den Kurbelwellenzugangskanal 24 mit Fluid und verwenden dasselbe Fluid, um einen schmierenden Ölfilm in ihrem jeweiligen Zwischenraum zu generieren. Die offenbarte Konfiguration für die Transfervorrichtung 102 darf nicht einschränkend betrachtet werden, sondern vielmehr als stellvertretend für jede Komponente, die auf Nichtrotation ausgelegt und in der Lage ist, Fluid zu einem Maschinenfluideingang wie beispielsweise dem Kurbelwellenzugangskanal 24 zu befördern.
Erneut Bezug nehmend auf Fig. 2 ist des weiteren eine Halteschulter 118 vorgesehen, die einstückig verbunden mit der Kurbelwelle 12 und ringförmig um die Transfervorrichtung 102 am Körperabschnitt 116 derselben angeordnet ist. Die Schulter 118 ist unter Verwendung einer Schraubenanordnung mit den dargestellten Schrauben 122 und 124 starr mit der Kurbelwelle 12 verbunden. Die Schulter 118 ist auf geeignete Weise so angeordnet, dass sie gemeinsam mit der Transfervorrichtung 102 einen Ölfilmzwischenraum 120 dazwischen bildet, der vorzugsweise an den Zwischenraum 106 angrenzt. Eine Dichtung 126 ist in Form einer Ringstruktur vorgesehen, die ringförmig um die Transfervorrichtung 102 am Körperabschnitt 116 derselben angeordnet ist, um den Austritt von Öl, das im Zwischenraum 120 vorhanden ist, zu verhindern. Die Dichtung 126 ist fix befestigt durch die Halteschulter 118 an den einwärtigen Endwänden derselben. Dem entsprechend bewegt sich die Dichtung 126 im Einklang mit der Halteschulter 118, die sich infolge der starren Verbindung mit dieser in Abhängigkeit von der Kurbelwelle 12 bewegt.
Insbesondere Bezug nehmend auf den Fluidweg 108 in der Transfervorrichtung 102, stellt dieser Kanal eine Strömungskommunikation zumindest mit dem Zwischenraum 106 her, und zwar auf eine Weise, die ausreicht, um die Strömungskommunikation mit dem Kurbelwellenzugangskanal 24 zu ermöglichen. In einer bevorzugten Ausführungsform desselben umfasst der Fluidweg 108 einen axialen Fluidkanal 128, der an einem Ende in Strömungskommunikation mit dem Fluideinlass des Einlassabschnitts 110 steht und an einem anderen Ende über den dazwischen angeordneten Zwischenraum 106 in Strömungskommunikation mit dem Zugangskanal 24 steht. Insbesondere ist der axiale Fluidkanal 128 vorzugsweise angeordnet in ausreichender Fluidabstimmung mit dem Zugangskanal 24 (z. B. eine co-lineare Anordnung), so dass die Strömungskommunikation damit zwischen der Transfervorrichtung 102 und der Kurbelwelle 12 bei allen Rotationsversetzungen derselben kontinuierlich hergestellt ist. Der Fluidweg 108 umfasst vorzugsweise mindestens einen seitlichen Fluidkanal 130, der vom axialen Kanal 128 abzweigt und in Strömungskommunikation mit dem Zwischenraum 106 angeordnet ist. Der illustrierte Fluidweg 108 darf nicht einschränkend betrachtet werden, sondern vielmehr als stellvertretend für jede fluidleitende Formation, die geeignet ist, Fluid über die Fluidtransfervorrichtung 102 zu befördern.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Fluidweg 108 mindestens ein Paar seitlicher Fluidkanäle umfassen, die einander gegenüber im Verhältnis zum axialen Kanal 128 angeordnet sind, um den Zwischenraum 106 an gegenüberliegenden Seiten der Höhlung 104 mit Fluid zu versorgen. Daraus folgt, dass die Hochdruckabgabe von gegengerichteten seitlichen Kanälen als stabilisierender Einfluss wirksam wird, der dazu neigt, die Transfervorrichtung 102 innerhalb einer festen Ausrichtung im Verhältnis zur Höhlung 104 auszugleichen und jede seitliche Bewegung zu hemmen. Was im einzelnen von solchen Paaren gegenüber angeordneter seitlicher Kanäle geschaffen wird, ist ein symmetrisches Strömungsmuster innerhalb des Zwischenraums 106, das dazu neigt, eine ausgewogene Unterdrucksetzung des Ölfilms an beiden Seiten der Kurbelwellenachse auszulösen, wodurch die Transfervorrichtung 102 im Verhältnis zur Kurbelwelle 12 stabil lokalisiert wird. Auch wenn die Transfervorrichtung 102 und die Kurbelwelle 12 fest installiert sind, üben ihre großen Massen signifikante Trägheitseinflüsse aus, die dafür verantwortlich sind, dass sich ansonsten kleine mechanische Störungen ungebremst verstärken, wenn sie ungedämpft bleiben, was Maschinenversetzungen nach sich ziehen kann, die über die erlaubten Fehlertoleranzen hinausgehen. Der Filmausgleich wirkt über einen Dämpfungseffekt, welcher solche unerwünschten Versetzungen unterdrückt und diesen widersteht.
Die Transfervorrichtung 102 ist unter Verwendung eines starren Eingriffs in die Fluidversorgungseinheit 112 in festem Verhältnis zur Kurbelwelle 12 angeordnet. Die Versorgungseinheit 112 umfasst ein Rohr 132, das an einem Ende so ausgelegt ist, dass es einen Zufluss 134 von Hochdruckfluid aus einer (nicht dargestellten) Fluidquelle aufnimmt, und das an einem anderen Ende für eine starre Kopplung an die Transfervorrichtung 102 ausgelegt ist, und dies in einer Anordnung, die geeignet ist, die Fluidkommunikation dazwischen zuzulassen. Insbesondere ist das Rohr 132 an einem Ende mit einem konischen Kopplungselement versehen, das sicher an einer Transfervorrichtung 102 an deren Einlassabschnitt 110 befestigt ist, wodurch eine Strömungskommunikation mit dem Fluidweg 108 möglich ist. Das Rohr 132 ist unter Verwendung einer Kombination aus Träger 60 und Schrauben 62 starr befestigt am (illustrativ als 58 dargestellten) Pressenhaupt. Allerdings dürfen diese Befestigungsart und die besonderen Implementierungsstrukturen nicht als Beschränkungen verstanden werden, sondern vielmehr als allgemein stellvertretend für alle Mittel, die geeignet sind, eine Rotationsbewegung der Transfervorrichtung 102 zu hemmen. Und auch wenn das Rohr 132 zwei Zwecken dient - Transport von Fluid und Unterstützung der starren Befestigung der Transfervorrichtung 102 - sollte offensichtlich sein, dass das Rohr 132 oder jedes äquivalente Mittel zur Versorgung mit Fluid verwendet werden kann, während andere unabhängige Mittel vorgesehen sein können, um die Transfervorrichtung 102 stationär zu machen.
Während dem Betrieb wird ein unter Druck stehender Fluidstrom 134 in das Rohr 132 eingeführt und in den Fluidweg 108 am axialen Kanal 128 desselben gelassen. Dieser Hochdruckölstrom setzt sich entlang dem axialen Kanal 128 fort und wird schließlich in den Kurbelwellenzugangskanal 24 abgegeben, nachdem er den dazwischen angeordneten Zwischenraum 106 gequert hat. Ein Teil der Fluidströmung wird durch den seitlichen Fluidkanal 130 geleitet und erscheint dort im Zwischenraum 106. Der Fluidstrom im Zwischenraum 106 nahe dem seitlichen Kanal 130 weist grundsätzlich eine Strömungskomponente auf, die sich in Vorwärtsrichtung durch den Zwischenraum 106 gegen den Zugangskanal 24 bewegt, wo sie sich dem vom axialen Kanal 128 abgegebenen Fluidstrom anschließt. Demnach können Filmbereiche, die mit dem Zwischenraum 106 vor dem seitlichen radialen Kanal 128 verbunden sind, als hydrodynamische Lagerunterstützungsbereiche im dargestellten Ausführungsbeispiel betrachtet werden, da das Fluid darin eine kontinuierliche Bewegung unter dem Einfluss von Hochdrucköl zeigt, wenn es diesen Vorwärtsweg entlang wandert, um den Kurbelwellenzugangskanal 24 zu erreichen. Die Unterdrucksetzung des ankommenden Ölstroms 134 reicht aus, um eine adäquate Verteilung von Öl im gesamten schmierenden Lagerunterstützungsbereich zu ermöglichen, der vom Zwischenraum 106 begrenzt und zwischen der Transfervorrichtung 102 und der Kurbelwellenhöhlung 104 angeordnet ist. Die Unterdrucksetzung ist des weiteren vorzugsweise ausreichend, um eine Strömung im Kurbelwellenzugangskanal 24 zu schaffen, die geeignet ist, andere Maschinenlagerorte zu erreichen, die in Strömungskommunikation mit dem Zugangskanal 24 angeordnet sind. Ein gleichförmigeres Ölverteilungsmuster kann im Zwischenraum 106 unter Verwendung mehrerer seitlicher Fluidkanäle in einer ringförmigen Anordnung um den und entlang dem axialen Fluidkanal 128 geschaffen werden.
Ein viel kleinerer Teil des vom seitlichen Kanal 130 eingelassenen Fluids wandert in den Zwischenraum 120 nahe der Dichtung 126 und sammelt sich dort. Das im Zwischenraum 120 anwesende Fluid erfährt in der Regel keine Beeinflussungen durch Druckunterschiede und wird deshalb als relativ statischer Filmbereich im Vergleich zu den andernorts im Zwischenraum 120 entwickelten Filmbereichen betrachtet. Diese Filmbereiche im Zwischenraum 120 können deshalb als hydrostatische Lagerunterstützungsbereiche betrachtet werden. Diese Filmbereiche bilden zusammen mit der Halteschulter 118 einstückig eine wirksame Gegenlagerstruktur, die so wirksam wird, dass sie jede rückwärtige Linearbewegung in der Transfervorrichtung 102 hemmt. Gleichermaßen werden die im Zwischenraum 106 in seinem Querbereich nahe dem Zugangskanal 24 anwesenden Filmbereiche wirksam, die Linearbewegung der Transfervorrichtung 102 in Vorwärtsrichtung zu hemmen. Radiale Lagerunterstützung wird der Transfervorrichtung 102 durch einen Ölfilm gewährleistet, der im Zwischenraum 106 in dessen Axialabschnitten vorhanden ist. Da der stationäre Teil (d. h. die Fluidtransfervorrichtung 102) von einem Ölfilmlager unterstützt wird, welches der Kurbelwelle 12 die Rotation in einer geschmierten Umgebung gestattet, während sie um den stationären Teil angeordnet ist, besteht kein Bedarf nach Wälzlagern. Zusätzlich sorgt das Ölfilmlager in den Zwischenräumen 106 und 120 dafür, dass kein freier und ungedämpfter Zwischenraum zwischen der stationären Fluidtransfervorrichtung 102 und der Kurbelwelle 12 (an der Höhlung 104 derselben) vorhanden ist, der ansonsten zu einem Ausschlagen der betreffenden Komponenten bei einer durch die Pressenmaschine gehenden, gravierenden Vibration führen würde.
Im Sinne einer allgemeinen Beschreibung, und nicht in beschränkender Absicht, wird hiermit festgehalten, dass die Fluidtransfervorrichtung gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel in einer allgemeinen Form desselben ein System zur Beförderung von Fluid zu einem Rotationselement mit einem darin vorgesehenen Fluiddurchfluss umfasst. Das System umfasst eine Fluidtransfervorrichtung, die auf eine Nichtrotation ausgelegt und zumindest teilweise in einer Höhlung des Rotationselements untergebracht ist, um einen Zwischenraum dazwischen zu begrenzen, um Fluid, das an einem Einlass derselben aufgenommen wird, zu dem im Rotationselement vorgesehenen Fluiddurchfluss zu befördern. Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass Fluid auch zum Zwischenraum befördert wird. Die Fluidtransfervorrichtung umfasst in einer Form derselben einen Fluidweg, der in Fluidkommunikation mit dem Zwischenraum und dem im Rotationselement vorgesehenen Fluiddurchfluss steht.
Die Fluidzuführungsvorrichtung der Fig. 2 ist demnach nicht beschränkt auf die Anwendung in einer mechanischen Presse, sondern umfasst die Beförderung von Fluid von einer stationären Fluidtransfervorrichtung zu jedem rotierbaren Maschinenelement, wie einer Kurbelwelle. Allgemeiner gesagt, erstrecken sich die Grundsätze des dargestellten Ausführungsbeispiels auf jede Form einer stationären Fluidtransfervorrichtung, die zumindest teilweise im Innenkörper einer beweglichen Komponente angeordnet ist, um eine Strömungskommunikation mit einem Fluidraum innerhalb der beweglichen Komponente herzustellen. Zusätzlich kann die Fluidzuführungsvorrichtung so ausgeführt sein, dass ihre einstückige Platzierung in Komponenten ermöglicht ist, die eine andere Bewegungsaktivität als Rotationsbewegungen ausüben, wie etwa geradlinige Bewegungen. Die voranstehende Beschreibung präsentiert die verallgemeinerten und besonderen Aspekte einer Rotationsverbindung mit einem einzigen Kanal, wie in US-Patent Nr. 5,901,643 (von mir selbst erfunden) dargestellt.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 4 und 5 dargestellt, wird ein neuartiges Fluidzuführungssystem geschaffen, welches Fluid über einen doppelten Weg zu einer rotierbaren Kurbelwelle führt, die in einer mechanischen Presse integriert ist. Die Erfindung ist nicht beschränkt auf eine Kurbelwelle und kann jede Welle oder jedes andere rotierbare Element sein. Auch ist das Fluidzuführungssystem nicht beschränkt auf die Verwendung in einer Presse, sondern kann in jeder Vorrichtung verwendet werden, die ein Fluidzuführungssystem benützt. Diese Fluidzuführungssystem erlaubt zwei unterschiedliche Hochdruckölversorgungen oder Fluids, die einem Rotationselement zugeführt werden, wie etwa der Kurbelwelle 308. Die vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf zwei Durchflüsse, und es können auch mehr Durchflüsse verwendet werden. Die beiden Ölversorgungen der rotierenden Kurbelwelle 308 können dasselbe Hochdrucköl sein. Es können auch andere als Hochdrucköle verwendet werden. Der erste Fluidweg 300 ist mit einem ersten Fluidwegeingang 304 versehen, der die Versorgung des ersten Fluidwegs 300 mit Fluid oder Öl ermöglicht. Der zweite Fluidweg 302 ist mit einem zweiten Fluidwegeingang 306 versehen. Der zweite Fluidwegeingang 306 wird dazu verwendet, den zweiten Fluidweg 302 mit Fluid oder Öl zu versorgen. Der erste Fluidweg 300 und der zweite Fluidweg 302 sind in der Kurbelwelle 308 untergebracht. Der erste Fluidwegeingang 304 und der zweite Fluidwegeingang 306 werden von einem an einem Zuführungsmittel 322 befestigten Schlauch oder Rohr mit Öl oder Fluid versorgt, und der Schlauch oder das Rohr werden an ein stationäres Gehäuse 310 geschraubt oder geklemmt. Das stationäre Gehäuse 310 wird von einem Ölfilm zwischen einer Kurbelwelle 308 und einem stationären Gehäuse 310 unterstützt. Der Zwischenraum ist eng genug, um möglich zu machen, dass eine kleine Ölmenge das stationäre Gehäuse 310 unterstützt, so dass das Öl oder das Fluid nicht durch den Ölfilm austritt. Der Zwischenraum ist zwischen dem ersten Fluidwegeingang 304 und dem zweiten Fluidwegeingang 306 eng genug, um keinen Druck an den anderen Weg zu verlieren.
An der Außenseite des ersten Fluidwegeingangs 304 und des zweiten Fluidwegeingangs 306 erlaubt der Ölfilmzwischenraum nur einer sehr kleinen Menge Öl das Ausdringen in den Abfluss 312. Das Öl hat nach wie vor genug Volumen und Druck, um das stationäre Gehäuse 310 während der Rotation der Kurbelwelle 308 zu unterstützen.
Die Ölversorgung vom Versorgungsmittel 322 geht zu zwei oder mehr Stößelkomponenten wie den Stößelverbindungen 316, die außerhalb der Kurbelwelle 308 angebracht sind. Das Öl könnte dazu verwendet werden, die Exzentrik zur Änderung des Hubs zu erweitern, und beim Einsatz in einer Presse als Lagerschmierung. Andere mögliche Verwendungen des Öls in anderen Vorrichtungen sind ebenfalls möglich. Der erste Fluidweg 300 verwendet ein Rohrstück 314 zur Kontrolle des Öls, das zum ersten Fluidweg 300 befördert wird und durch diesen zu einer ersten Stößelkomponente wandert. Ein zweites Öl wandert zu einer zweiten Stößelkomponente durch eine Serie von Öffnungen 326 in der Kurbelwelle 308. Die Dichtungen 318 sind vorgesehen, um ein Austreten des zur zweiten Stößelkomponente wandernden Öls in die Ölversorgung des ersten Fluidwegs 300 zu verhindern.
Die beiden Stößelkomponenten, die am Stößel befestigt und an der Kurbelwelle montiert sind, erhalten das Öl für das Lager vom zweiten Fluidweg 302. Das Öl für die zweite Stößelkomponente dringt in die Rotationsverbindung 320 am zweiten Fluideingang 306 ein, und eine sehr kleine Menge dringt in die (nicht dargestellte) Buchse ein und unterstützt das stationäre Gehäuse 310. Die kleine Menge Öl, die durch die Buchse gelangt, dringt in den Abfluss 312 ein und verlässt die Rotationsverbindung 320 durch den Abfluss 312. Das Öl kehrt für eine weitere Verwendung zum (nicht dargestellten) Ölbehälter zurück.
Das Öl im ersten Fluidweg 300, 306 mischt sich nicht mit dem Öl vom zweiten Fluidweg 302, 304, wenn das Öl zu beiden Stößelkomponenten zugeführt wird, da der erste Fluidweg 300 nicht in Kommunikation mit dem zweiten Fluidweg 302 steht. Das Öl im ersten Fluidweg 300 bleibt in der Röhre 314, bis das Öl einen Stößelkomponentenweg 324 erreicht. Das Öl im zweiten Fluidweg 302 wandert durch mindestens eine Öffnung 326, bis das Öl den ersten Stößelkomponentenweg 324 erreicht, wobei der Stößelkomponentenweg 324 in Fluidkommunikation mit der ersten Stößelkomponente steht. Die Öffnungen 326 im zweiten Fluidweg 302 kreuzen sich nicht mit dem ersten Fluidweg 300 oder dem ersten Stößelkomponentenweg 324, weshalb das zu der ersten Stößelkomponente gehende und das zu der zweiten Stößelkomponente gehende Öl nicht miteinander in Kontakt kommen.
Die vorliegende Erfindung ist insofern eine Neuerung, als andere Arten von Rotationsverbindungen einen Eingang haben, auf Wälzlagern montiert sind und mit einer Gleitringdichtung zur Verhinderung von Ölaustritten zwischen den stationären und den Rotationselementen betrieben werden.
Zwar wurde diese Erfindung in bevorzugten Ausführungsformen beschrieben, sie kann aber innerhalb der Grundsätze und dem Geltungsbereich dieser Offenbarungen weiter modifiziert werden. Die Gültigkeit dieser Erfindung erstreckt sich deshalb auf alle Variationen, Verwendungen oder Adaptationen der Erfindung, in welchen deren allgemeine Prinzipien zur Anwendung kommen. Des weiteren erstreckt sich dieser Patentantrag auf alle Abweichungen von der vorliegenden Offenbarung, die in die bekannte und allgemein gebräuchliche Praxis des Faches fallen, zu dem diese Erfindung gehört, und die in den Geltungsbereich der angehängten Patentansprüchen fallen.

Claims

1. Fluidzuführungssystem zur Versorgung einer Rotationsmaschine mit zwei oder mehr Fluids, wobei das System umfasst:
eine Welle mit zwei oder mehr Fluidwegen;
eine Rotationsverbindung, die zur Antriebsrotation durch die Welle angeordnet ist und in Fluidkommunikation mit den zwei oder mehr in der Welle vorgesehenen Fluidwegen steht;
ein Gehäuse, das mit mindestens einem Teil der Rotationsverbindung einen Zwischenraum begrenzt und einen Fluidweg aufweist, der in Fluidkommunikation mit dem Zwischenraum steht, wobei der Zwischenraum in Fluidkommunikation mit der Rotationsverbindung steht; und
ein Dichtungsmittel zur dichtenden Sicherung des Zwischenraums.

2. Fluidzuführungssystem nach Anspruch 1, wobei die zwei oder mehr Fluidwege in der Welle Kanäle sind.

3. Fluidzuführungssystem nach Anspruch 2, wobei die Kanäle Bohrungskanäle sind.

4. Mechanische Presse, umfassend:
eine Rahmenstruktur mit einem Haupt- und einem Bettteil;
einen von der Rahmenstruktur geleiteten Stößel für eine reziproke Bewegung in gegensätzlichem Verhältnis zum Bett;
einen mit der Rahmenstruktur verbundenen Antriebsmechanismus;
eine Schwungradanordnung, die rotierend vom Antriebsmechanismus betrieben wird, wobei die Schwungradanordnung ein Schwungrad aufweist, das im Verhältnis zu der Rahmenstruktur rotierbar ist;
eine Welle, die rotierbar innerhalb des Haupts angeordnet ist und in Antriebsverbindung mit dem Stößelelement steht, wobei die Welle zwei oder mehr darin gebildete Fluidwege aufweist;
eine Kupplungsanordnung zur selektiven Verbindung des Schwungrads mit der Welle zur Antriebsrotation derselben, und
ein Fluidzuführungssystem zur Versorgung der zwei oder mehr in der Welle gebildeten Fluidwege mit Fluid, wobei das Fluidzuführungssystem umfasst:
eine Rotationsverbindung, die für eine Antriebsrotation durch die Welle angeordnet ist und in Fluidkommunikation mit den zwei oder mehr in der Welle gebildeten Fluidwegen steht;
ein Gehäusemittel zur Begrenzung eines Zwischenraums mit zumindest einem Teil der Rotationsverbindung und zur Bereitstellung von zwei oder mehr Fluidwegen, die in Fluidkommunikation mit dem Zwischenraum angeordnet sind, wobei der Zwischenraum in Fluidkommunikation mit der Rotationsverbindung angeordnet ist; und
Dichtungsmittel zur dichtenden Sicherung des Zwischenraums.

5. Presse nach Anspruch 4, des weiteren umfassend:
ein Versorgungsmittel, das starr an das Gehäusemittel gekoppelt ist, zur Versorgung der zwei oder mehr vom Gehäusemittel bereitgestellten Fluidwege mit Fluid.

6. Presse nach Anspruch 5, wobei das Versorgungsmittel die zwei oder mehr vom Gehäusemittel bereitgestellten Fluiddurchflüsse mit zwei oder mehr unterschiedlichen Fluids versorgt.

7. Presse nach Anspruch 5, wobei das Versorgungsmittel die zwei oder mehr vom Gehäusemittel bereitgestellten Fluiddurchflüsse mit einem Fluid versorgt.

8. Fluidzuführungsvorrichtung, die operativ mit einer mechanischen Presse verbunden ist, die eine rotierbare Welle mit zwei oder mehr darin vorgesehenen Fluidwegen zur Versorgung der Welle mit Fluid aufweist, wobei die Fluidzuführungsvorrichtung umfasst:
ein Fluidtransfermittel, das auf Nichtrotation ausgelegt und zumindest teilweise in einer Höhlung der Welle angeordnet ist, um einen Zwischenraum dazwischen zu begrenzen, um zwei oder mehr Fluidwege bereit zu stellen, die in Fluidkommunikation mit den zwei oder mehr in der Welle vorgesehenen Fluidwegen angeordnet sind, wobei der Zwischenraum in Fluidkommunikation mit mindestens einem der zwei oder mehr vom Fluidtransfermittel bereitgestellten Fluidwegen steht; und
ein Dichtungsmittel zur dichten Sicherung des Zwischenraums.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, des weiteren umfassend:
ein Versorgungsmittel, das starr an das Fluidtransfermittel an den zwei oder mehr Fluidwegen desselben gekoppelt ist, um dieses mit Fluid zu versorgen.

10. Mechanische Presse, umfassend:
eine Rahmenstruktur mit einem Haupt und einem Bett;
ein Stößel, der von der Rahmenstruktur für eine reziproke Bewegung in entgegengesetztem Verhältnis zum Bett geführt wird;
einen Antriebsmechanismus, der mit der Rahmenstruktur verbunden ist;
eine Schwungradanordnung, die rotierbar von dem Antriebsmechanismus angetrieben wird, wobei die Schwungradanordnung ein Schwungrad enthält, das im Verhältnis zu der Rahmenstruktur rotierbar ist;
ein Welle, die rotierbar im Haupt angeordnet ist und in Antriebsverbindung mit dem Stößel steht, wobei die Welle zwei oder mehr darin gebildete Fluidwege umfasst;
eine Kupplungsanordnung zur selektiven Verbindung des Schwungrads mit der Welle für eine Antriebsrotation derselben; und
ein Fluidzuführungssystem zur Versorgung der zwei oder mehr in der Welle gebildeten Fluidwege mit Fluid, wobei das Fluidzuführungssystem umfasst:
ein Fluidtransfermittel mit zwei oder mehr Einlässen, die auf Nichtrotation ausgelegt und zumindest teilweise in einer Höhlung der Welle angeordnet sind, um einen Zwischenraum dazwischen zu begrenzen, um Fluid, das an den zwei oder mehr Einlässen aufgenommen wurde, in den Zwischenraum und zu den zwei oder mehr in der Welle gebildeten Fluidwegen zu befördern; und
ein Dichtungsmittel zur dichtenden Sicherung des Zwischenraums, der zwischen der Wellenhöhlung und dem Fluidtransfermittel begrenzt ist.

11. Presse nach Anspruch 10, des weiteren umfassend:
ein Versorgungsmittel, das starr an das Fluidtransfermittel an den zwei oder mehr Einlässen desselben gekoppelt ist, um dieses mit Fluid zu versorgen.

12. Presse nach Anspruch 11, wobei das Versorgungsmittel die zwei oder mehr in der Welle gebildeten Durchflüsse mit zwei oder mehr Fluids versorgt.

13. Presse nach Anspruch 11, wobei das Versorgungsmittel die in der Welle gebildeten zwei oder mehr Fluiddurchflüsse mit einem einzigen Fluid versorgt.