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Die
Erfindung betrifft eine radiale Drehdurchführung mit mindestens einem
Rotor und mindestens einem feststehenden Teil, wobei der mindestens
eine Rotor mindestens zwei axial beabstandete Dichtflächen aufweist
und wobei zwischen dem feststehenden Teil und dem Rotor zwei Gleitringe
mit insgesamt mindestens zwei Dichtflächen angeordnet sind, wobei
die Dichtflächen
der Gleitringe mit den Rotordichtflächen zusammenwirken, und mit
mindestens einem radialen Zufuhrdurchgang zwischen den Paaren zusammenwirkender
Dichtflächen.
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Drehdurchführungen
für Fluide
von einem feststehenden in ein drehendes Maschinenteil sind aus
dem Stand der Technik bekannt. Das von allen Drehdurchführungen
zu lösende
technische Problem besteht darin, einen dichten Übergang zwischen zwei sich
gegeneinander drehenden Teilen herzustellen.
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Die
aus dem Stand der Technik bekannten Drehdurchführungen sind entweder axiale
Durchführungen,
bei denen das Fluid entlang der Drehachse oder parallel dazu in
das drehende Maschinenteil überführt wird,
oder radiale Drehdurchführungen.
Die japanische Patentschrift
JP 09196265 A , von welcher die vorliegende
Anmeldung ausgeht, zeigt eine solche radiale Drehdurchführung, bei
der das Fluid in einer Richtung senkrecht zur Drehachse des drehenden
Maschinenteils von dem feststehenden Maschinenteil in das drehende
Teil überführt wird.
Dabei sind an dem sich drehenden Teil, nachfolgend auch als Rotor
bezeichnet, zwei ringförmige
Ansätze
vorgesehen, die axiale Dichtflächen
aufweisen, deren Flächennormalen
in Richtung der Drehachse zeigen und die ringförmig um die Drehachse des Rotors
umlaufen. Dabei sind die Dichtflächen
der beiden ringförmigen
Ansätze
einander zugewandt. Auf den Dichtflächen des Rotors stützen sich
die Dichtflächen zweier
Gleitringe ab. Die Gleitringe sind gegen das Mitdrehen mit dem Rotor
an dem feststehenden Teil gesichert und ihre Dichtflächen werden
mit Hilfe von sich gegen einen Abschnitt des feststehenden Teils abstützenden
Federn gegen die Dichtflächen
des Rotors gedrückt.
Die Zuführung
des Fluids erfolgt durch einen Kanal zwischen den beiden Gleitringen in
einer Richtung senkrecht zur Drehachse des Rotors. Ein Austreten
des Fluids wird so mit Hilfe der eben aufeinanderliegenden Dichtflächen des
Rotors und der beiden Gleitringe und durch Dichtungen zwischen dem
feststehenden Teil und den Gleitringen verhindert.
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Die
aus der
JP 09196265
A bekannte Drehdurchführung
hat einen sehr komplexen, voluminösen Aufbau. Der die Gleitdichtflächen tragende
mit einer Welle verbundene Teil besteht aus zwei axial beabstandeten
Rotorringen, denen jeweils ein Gleitring zugeordnet is. Die Rotorringe
müssen
abgedichtet auf der Welle fixiert sein. Jedem Rotorring ist ein
eigener Gleitring zugeordnet, der zwar nicht mit rotiert, der jedoch
axial schwimmend und federnd vorgespannt auf der Welle angeordnet
ist, um unabhängig von
etwaigen Bauteil- und Montagetoleranzen immer eine dichte Auflage
seiner Gleitdichtflächen
zu gewährleisten.
Das feststehende Teil weist zur Lagerung und Abstützung der
Gleitringe einen radial einwärts
ragenden Bund auf, der zwischen den Gleitringen angeordnet ist und über Federn
die Gleitringe an den Rotorring andrückt. Diese Bauweise beansprucht
relativ viel Raum sowohl in axialer als auch in radialer Richtung.
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Radiale
(und auch axiale) Drehdurchführungen
werden unter anderem für
die interne Kühlmittelzufuhr
bei Werkzeugmaschinen verwendet. Ein Nachteil dieser Drehdurchführungen
liegt allerdings darin, daß sie
relativ voluminös
sind und an einer Werkzeugspindel entsprechend Platz benötigen. Dies
ist insbesondere bei modernen Bearbeitungszentren störend, die
ohnehin Platz für
Werkzeugmagazine und Revolverköpfe
benötigen.
Auch eine Nachrüsten
einer Kühlmittelzufuhr
durch Austausch einer Spindel ohne Einrichtungen für Kühlmittelmittelzufuhr
gegen eine Spindel mit entsprechenden Einrichtungen, scheitert oft
an dem zusätzlich
für die Drehdurchführung benötigten Platz.
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Gegenüber diesem
Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
radiale Drehdurchführung
konstruktiv so zu gestalten, daß ihr
Einbau in Bearbeitungszentren und eine Nachrüstung an bestehenden Einrichtungen vereinfacht
wird und nicht an dem geringen vorhandenen Platz scheitert.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
daß eine radiale
Drehdurchführung
bereitgestellt wird mit mindestens einem Rotor und mindestens einem
feststehenden Teil, wobei der mindestens eine Rotor mindestens zwei
Dichtflächen
aufweist und wobei zwischen dem feststehenden Teil und dem Rotor
zwei Gleitringe mit insgesamt mindestens zwei Dichtflächen angeordnet
sind, wobei die Dichtflächen
der Gleitringe mit den Rotordichtflächen zusammenwirken, und mit
mindestens einem radialen Zufuhrdurchgang zwischen den Paaren zusammenwirkender
Dichtflächen,
wobei die Normalen auf die Dichtflächen des Rotors axial voneinander
weg weisen, wobei die Normalen auf die Dichtflächen der Gleitringe axial aufeinander
zu gerichtet sind.
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Bei
dieser Ausgestaltung können
die Gleitdichtflächen
des Rotors an ein und demselben Bauteil angeordnet werden und ein
besonderer Vorteil besteht bei dieser Konstruktion darin, daß sie mit
einer verringerten axialen Höhe
bereitgestellt werden kann.
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Besonders
bevorzugt ist eine Ausführungsform
der Erfindung, bei der die axiale Höhe, d. h. die Abmessung der
Drehdurchführung
in einer Richtung parallel zur Drehachse des Rotors weniger als
40 mm, vorzugsweise weniger als 20 mm und besonders bevorzugt 18
mm aufweist. Durch entsprechende Optimierung der einzelnen Bauteile
ist dies bei gängigen
Nenndurchmessern entsprechender Wellen von 20 mm bis etwa 100 mm
auf Basis der erfindungsgemäßen Konstruktion
ohne weiteres erreichbar.
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Eine
solche geringe axiale Bauhöhe
ermöglicht
den Einbau in Werkzeugmaschinen direkt zwischen den Spindellagern
selbst bei kurzem Abstand zwischen den Lagern der Welle, und benötigt daher keinerlei
zusätzlichen
Raum. Aufgrund ihrer Anordnung zwischen den Lagern ist es sinnvoll
wenn die an diesen Stellen verwendeten Drehdurchführungen vollständig leckfrei
sind, um die benachbarten Lager nicht zu beeinträchtigen.
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Um
eine Beeinträchtigung
benachbarter Bauelemente zu verhindern ist es deshalb zweckmäßig, wenn
die axial außerhalb
der Gleitringdichtungen liegenden Leckräume der Drehdurchführung mit ringförmigen gegen
die Welle drückenden
Leckraumdichtungen abgedichtet sind.
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Generell
ist es vorteilhaft, wenn das Verhältnis des Durchmessers der
Welle zur axialen Höhe der
Drehdurchführung
größer als
1, vorzugsweise größer als
1,5 und besonders bevorzugt größer als
2 ist. Dies gewährleistet
verhältnismäßig geringe
Einbaumaße
der Drehdurchführungen
auch für
große Wellendurchmesser.
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Zweckmäßig ist
es, wenn das maximale Verhältnis
zwischen der radialen Dicke der Drehdurchführung und dem Durchmesser der
Welle kleiner als 1/3, vorzugsweise kleiner als 1/5 und besonders
bevorzugt kleiner als 1/6 ist. So hält sich das radiale Einbaumaß auch bei
verhältnismäßig großen Wellen in
Grenzen.
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Weiterhin
ist es zweckmäßig, wenn
der Rotor einstückig
ausgeführt
ist. Dies spart Zeit und Kosten bei der Herstellung und vor allem
bei der Montage des Rotors.
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Bevorzugt
wird eine Ausführungsform
der Erfindung, bei der der Rotor einen ringförmigen Ansatz aufweist, dessen
Stirnseiten oder Teile davon die Dichtflächen bilden. Da beide Dichtflächen Teile des
ringförmigen
Ansatzes sind, wird weniger Platz in Anspruch genommen als bei Verwendung
von je einem Träger
für jede
Dichtfläche.
Darüber
hinaus kann der ringförmige
Ansatz in axialer Richtung relativ dünn ausgeführt werden, da die Dichtflächen auf den
gegenüberliegenden
Deckelflächen
des ringförmigen
Ansatzes liegen, so daß sich
die auf die Dichtflächen
ausgeübten
Kräfte
ausgleichen. Auch hierdurch wird axiale Bauhöhe eingespart. Die axiale Höhe des Ansatzes
muß allerdings
ausreichend sein, um zwischen den Gleitdichtflächen, die durch die Stirnseiten
des Ansatzes gebildet werden, noch eine radiale Bohrung bzw. einen
Durchgang, der auch einen nichtrunden, schmalen Querschnitt z. B.
eines Langlochs haben kann, unterbringen zu können.
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In
einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung ist der Rotor mehrteilig ausgeführt, wobei er mindestens einen
Kern und mindestens einen aufgeschobenen Ring aufweist. Dabei bilden
die Stirnseiten des aufgeschobenen Rings oder Teile davon die Dichtflächen. Diese
Ausgestaltung ist vorteilhaft, da sie eine einfachere Herstellung
und Montage des Rotors erlaubt. Der aufgeschobene Ring bildet dabei vorzugsweise
den ringförmigen
Ansatz oder weist den ringförmigen
Ansatz auf, an welchem die axialen Dichtflächen angeordnet sind.
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Besonders
vorteilhaft ist es dabei, wenn der mindestens eine aufgeschobene
Ring über
mindestens einem Mitnehmerstift mit dem mindestens einen Kern verbunden
ist. So sind die Drehbewegungen des Kerns und des aufgeschobenen
Rings aneinander gekoppelt.
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Besonders
bevorzugt wird eine Ausführungsform
der Erfindung, bei der das feststehende Teil den Querschnitt eines
U-Profils hat und eine ringförmig
umlaufende Klammer bildet, wobei die Schenkel des U-Profils axial
von außen
die Gleitringe und den Rotor oder Teile davon umgreifen. Auf diese
Weise entsteht eine besonders kompakte Bauform.
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Dabei
ist es zweckmäßig, wenn
das feststehende Teil aus einem Ring mit L-Profil-Querschnitt und
einem daran befestigten Ring besteht, welcher das L-Profil zu einem
U-Profil ergänzt.
So kann das feststehende Teil bis auf den Ring einstückig ausgeführt werden.
Nach der Montage der übrigen
Teile wird der Ring befestigt und ergänzt, das L-Profil zu einem
U-Profil, das die Gleitringe und den Rotor oder Teile davon umgreift.
Vorzugsweise weist der Ring an seiner Außenseite ein Gewinde auf, mit
Hilfe dessen der Ring in das L-Profil eingeschraubt werden kann. Alternativ
kann er mit zusätzlichen
Schrauben an dem L-Profil befestigt werden. Ebenso ist eine Schweiß-, Löt- oder
Klebverbindung denkbar.
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Zweckmäßigerweise
erstrecken sich dabei sowohl der (einstückige) Rotor als auch das feststehende
Teil der Drehdurchführung
axial über
die volle Höhe
Drehdurchführung,
wobei der Rotor radial innerhalb des feststehenden Teil angeordnet
ist und ein ringförmiger
Ansatz des Rotors radial mit einwärts ragenden U-Schenkeln des
feststehenden Teil überlappt
und zwischen diesen überlappenden
Teilen die Gleitringe angeordnet sind, von denen einer auch einstückig mit
dem feststehenden Teil ausgebildet sein könnte
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Vorzugsweise
sind die Gleitringdichtungen hydrostatisch kompensiert. Wird ein
Gleitring mit gegenüberliegenden
Stirnflächen
gleicher Größe von einem
Fluid, das mit Druck beaufschlagt ist, umflossen, so sind die von
beiden Seiten auf den Gleitring wirkenden Kräfte gleich groß und der
Gleitring ist kräftefrei.
Der hydrostatische Druck auf einer Dichtfläche eines Gleitrings, die auf
der entgegengesetzten Gleitfläche
eines rotierenden Teils abläuft,
nimmt mit dem Abstand von der mit Fluid gefüllten Kammer ab und beträgt am anderen
Ende der Gleitrings null. Daher ist bei gleicher Fläche der
Ober- und Unterseiten des Gleitrings die Kraft auf die Seite der
Gleitfläche
geringer als die Kraft auf die gegenüberliegende Seite. Wird dieses
Kräfteungleichgewicht
nicht ausgeglichen, so wird der Gleitring durch das unter Druck
stehende Fluid zusätzlich
zu den Federn sehr fest gegen die zweite Dichtfläche gedrückt und kann im Extremfall
trocken laufen und sich fest fressen. Dies kann vermieden werden,
indem die Größen der vom
Fluid umflossenen Flächen
auf der Ober- und Unterseite des Gleitrings so bemessen werden,
daß sich
die angreifenden Kräfte
ausgleichen, obwohl der Druck auf die Gleitflächen in radialer Richtung abfällt. Dabei
ist es vorteilhaft, wenn die Gleitringdichtungen fast vollständig, d.
h. in der Praxis zwischen 90 % und 100%, vorzugsweise zu etwa 95
% hydrostatisch kompensiert sind.
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Für die Durchführung bestimmter
Fluide wird eine Ausführungsform
der Erfindung bevorzugt, bei der die Gleitringe aus einer technischen
Keramik oder Hartmetall hergestellt sind. Solche Keramiken oder
auch Hartmetalle sind hochfest und besitzen gute Gleiteigenschaften,
während
sie nur einem geringen Verschleiß unterliegen. Alternativ dazu
können
die Gleitringe wie aus dem Stand der Technik bekannt aus einer Stahl/Bronze
Legierung hergestellt werden.
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Weitere
Merkmale, Vorzüge
und Anwendungsmöglichkeiten
der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform
zusammen mit den beiliegenden Figuren:
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1 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
eine vergrößerte abgebrochene Darstellung
der Ausführungsform
der Erfindung aus 1.
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3 zeigt
eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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4 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Die
in den 1 und 2 dargestellte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Drehdurchführung besteht
aus vier wesentlichen Funktionselementen, dem feststehenden Teil 1,
den Gleitringen 2, 3 sowie dem Rotor oder drehenden
Teil 4. Das feststehende Teil 1 der Drehdurchführung ist
so ausgeführt,
daß es
eine ringförmig
umlaufende Klammer bildet, die die anderen Elemente zumindest teilweise umgreift
und zusammenhält.
Um eine Montage der beiden Gleitringe 2, 3 und
des Rotors 4 zu ermöglichen
und um diese beiderseits abzustützen,
ist die obere Stirnseite des feststehenden Teils 1 aus
einem einschraubbaren Ring 5 vorgesehen. Damit über das Gewinde
des Ringes 5 kein Fluid nach außen dringen kann, ist das Gewinde
am unteren Ende mit einem umlaufenden O-Ring 6 abgedichtet.
Der Rotor 4 ist in der gezeigten Ausführungsform einstückig ausgeführt und
weist eine im wesentlichen hohlzylindrische Form auf, wobei auf
der Außenseite
des Zylinders symmetrisch in der Hälfte der Höhe ein ringförmiger Ansatz 7 vorgesehen
ist. Der hohlzylinderförmige Rotor 4 kann über eine
Hohlwelle geschoben werden, wobei zwei radial umlaufende O-Ringdichtungen 8, 9 den
Rotor gegen die Welle abdichten. Wenn der Rotor zusätzlich zu
seinem Sitz auf den O-Ringen 8, 9 auf der Welle
fixiert werden soll, so kann er durch Kleben oder Schrauben befestigt
werden. Feststehender Teil 1 und Rotor 4 haben
in etwa dieselbe axiale Höhe
bzw. Länge
und sind in derselben Radialebene angeordnet. Sie definieren dadurch
auch die gesamte axiale Höhe
der Drehdurchführung.
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Um
ein Einströmen
des Fluids in die Welle zu ermöglichen,
ist der Rotor in der gezeigten Ausführungsform mit zwei gegenüberliegend
angeordneten Durchflußkanälen 10, 11 versehen,
die symmetrisch in der Mitte des ringförmigen Ansatzes 7 angeordnet sind.
Es versteht sich, daß auch
nur ein Kanal oder mehrere über
den Umfang verteilte Kanäle
vorgesehen sein können,
da der Raum 14 den Ansatz 7 als ein zusammenhängendes
Volumen ringförmig
umgibt.
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Um
ein Austreten des Fluids zwischen dem Rotor 4 und der Welle
zu verhindern, sind die O-Ringdichtungen 8, 9 in
axialer Richtung auf beiden Seiten der Durchflußkanäle 10, 11 angeordnet.
Der Hohlzylinder des Rotors 4 ist im wesentlichen so bemessen, daß sein Außendurchmesser
kleiner ist als der Innendurchmesser des feststehenden Teils 1.
Lediglich der ringförmige
Ansatz 7 ragt mit seinem Außendurchmesser in die von dem
feststehenden Teil 1 gebildete ringförmige Klammer hinein.
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Ebenso
wie der Rotor 4 weist das feststehende Teil 1 Durchflußkanäle 12, 13 auf,
die die Außenseite
des feststehenden Teils 1 mit dem Innenraum 14 der
von dem feststehenden Teil 1 gebildeten Klammer verbinden.
Aus dem Innenraum 14 der Klammer strömt das Fluid durch die Durchlaßkanäle 10, 11 des
Rotors 4 in die Welle oder auch in umgekehrter Richtung.
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Um
eine Abdichtung des Innenraums 14 des feststehenden Elements 1 und
der Durchflußkanäle 10, 11, 12, 13 gegen
den Außenbereich
der Drehdurchführung
zu erreichen, ist je eine Gleitringdichtung oberhalb bzw. unterhalb
der Durchfaßkanäle 10, 11, 12, 13 vorgesehen.
Die Gleitringdichtungen bestehen im wesentlichen aus jeweils zwei
aufeinander ablaufenden bzw. gleitenden Gleitflächen 15, 16 bzw. 17, 18.
Betrachtet man zunächst
nur die obere Gleitringdichtung, so sieht man, daß zwischen
dem feststehenden Teil 1 und dem Rotor 4 ein L-förmiger Gleitring 2 angeordnet
ist, der mit geringem Spiel zwischen dem feststehenden 1 und
dem drehenden Teil 4 sitzt. Einer der Schenkel des L-förmigen Gleitrings 2 erstreckt
senkrecht zur Drehachse radial nach außen. Der Gleitring 2 weist
an der Unterseite seines zur Drehachse senkrechten Schenkels einen
ringförmig
umlaufenden Ansatz 30 auf, dessen ebene untere Fläche 15 die
erste Dichtfläche
der Gleitringdichtung bildet. Die Dichtfläche 15 des Gleitrings 2 gleitet auf
einer zweiten Gleitfläche 16,
die von einer der Deckelflächen
des ringförmigen
Ansatzes 7 des Rotors 4 gebildet wird. Die zweite
Gleitringdichtung unterhalb der Durchflußkanäle 10, 11, 12, 13 weist
identische Merkmale wie die erste Gleitringdichtung auf, jedoch
ist sie um die Achse der Durchführungsöffnungen 10, 11, 12, 13 gespiegelt.
Damit die aufeinander gleitenden Dichtflächen 15, 16 bzw. 17, 18 dichtend
wirken können,
werden die Gleitringe 2, 3 von über den
Umfang der Dichtungen verteilten Federn 19, 20,
die sich gegen das feststehende Teil 1 abstützen gegen
die Dichtflächen 16, 18 des
ringförmigen Ansatzes 7 des
Rotors 4 gedrückt.
Die zweiten Seiten der L-förmigen
Gleitringe 2, 3 sind mit Hilfe von ringförmigen Dichtringen 21, 22 gegen
das feststehende Teil gedichtet. Dabei sind die Dichtringe 21, 22 an
den zur Drehachse parallelen Schenkeln der L-förmigen Gleitringe 2, 3 angeordnet.
Die Dichtringe 21, 22 weisen einen im wesentlichen
U-förmigen Querschnitt
auf, so daß sich
die Gleitringe 2, 3 entlang der Dichtringe 21, 22 leicht
verschieben lassen. Um ein Mitdrehen der Gleitringe 2, 3 mit
dem Rotor 4 zu verhindern, sind an dem feststehenden Teil 1 Stifte 23, 24 vorgesehen,
die von dem oberen bzw. dem unteren Schenkel des feststehenden Teils 1 in
den Innenraum 14 hineinragen und durch die Gleitringe 2, 3 durchgreifen,
so daß sich
diese nicht mehr gegen das feststehende Teil 1 verdrehen
lassen.
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In
der dargestellten Ausführungsform
sind die Gleitringe 2, 3 aus einer technischen
Keramik hergestellt. Diese Keramiken zeigen gute Gleiteigenschaften
während
sie hochfest und abriebsarm sind.
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Die
L-förmige
Ausgestaltung der Gleitringe 2, 3 und die Tatsache,
daß ihre
zur Drehachse senkrechten Schenkel sowohl auf der Oberseite 27 als auch
auf der Unterseite 28 von dem Fluid umflossen sind, ermöglicht eine
hydrostatische Kompensation der Gleitringe 2, 3.
Die Funktion der hydrostatischen Kompensation kann besonders einfach
anhand der 2 verstanden werden. Das radial
außenliegende Ende 25 des
zur Drehachse senkrechten Schenkels des L-förmigen Gleitrings 3 hat
einen ausreichenden Abstand zum feststehenden Teil 1, so
daß ein
Kanal 26 gebildet wird, durch den das Fluid aus der ringförmigen Kammer 24 auf
die Oberseite 27 des zur Drehachse senkrechten Schenkels
strömen
kann. Der Druck des Fluids ist dabei konstant und auf allen Seiten
des Gleitrings 3 gleich groß. Die Kraft, die zusätzlich zu
der Kraft der Federn 20 auf die Fläche 32 der Oberseite 27 des
zur Drehachse senkrechten Schenkels wirkt ist gleich dem Produkt
aus dem Druck und der Größe der oberen
Fläche 32.
Auf der Unterseite 28 des zur Drehachse senkrechten Schenkels
greift ebenfalls eine hydrostatische Kraft an. Die Fläche der Unterseite 28 setzt
sich aus zwei Abschnitten zusammen: aus der Fläche 29 des Schenkels
zwischen dem radial außenliegenden
Ende 25 und dem Beginn des ringförmigen Ansatzes 30 und
aus der Dichtfläche 15 des
ringförmigen Ansatzes 30.
Die auf die Fläche 29 wirkende
Kraft ist wieder gleich dem Produkt aus dem Druck des Fluids und
der Größe der Fläche 29.
Zum Berechnen der Kraft auf die Dichtfläche 15 hingegen muß berücksichtigt
werden, daß der
Druck entlang der Dichtfläche 15 mit
zunehmendem Abstand von der Kammer 24 abnimmt. Die auf
die Fläche
wirkende Kraft berechnet sich dann als das Integral des Drucks über die
Fläche.
Da die Dichtfläche 15 im
Zusammenwirken mit der Dichtfläche 16 des Rotors
ein Austreten des Fluids in den hinter dem ringförmigen Ansatz 30 liegenden
Bereich 31 verhindert, wirkt dort keine hydrostatische
Kraft auf den Schenkel. Die insgesamt auf die Unterseite 28 des Schenkels
wirkende Kraft ist gleich der Summe aus den beiden Beiträgen. Ist
die Summe der Oberfläche 29 und
der Dichtfläche 15 gleich
der oberen Fläche 27 des
Schenkels, so wirkt aufgrund der Druckabnahme entlang der Dichtfläche 15 effektiv
eine Kraft von oben auf den Schenkel. Die Position der Dichtfläche wird
nun so gewählt,
daß sich
die von unten und von oben auf den Schenkel wirkenden Kräfte gerade aufheben.
Dieser Zustand wird als hydrostatische Kompensation bezeichnet.
Auch der zweite Gleitring 3 ist in der gezeigten Ausführungsform
hydrostatisch kompensiert.
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Im
kompensierten Zustand werden die Dichtringe 2, 3 nur
von den Federn 19, 20 gegen die Dichtflächen 16, 18 des
Rotors gedrückt,
so daß ein Trockenlaufen
der Gleitringdichtungen verhindert wird.
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3 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Erfindung bei der die Leckräume 31', 33', 34' außerhalb
der Gleitringdichtungen 15', 16' bzw. 17', 18' zusätzlich mit
ringförmigen
Leckraumdichtungen 35', 36' gegenüber der
Umgebung 37' der
Drehdurchführung
abgedichtet sind. So kann das unvermeidlich durch die Gleitringdichtungen
(15', 16' bzw. 17', 18') austretende
Fluid nicht in den Bereich (37') außerhalb der Drehdurchführung gelangen.
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4 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der in den 1 und 2 gezeigten
Ausführungsform
der Drehdurchführung,
bei der der Rotor 4'' zweiteilig
ausgeführt
ist. Er setzt sich aus einem hohlzylinderförmigen Kern 38'' und einem auf halber Höhe des Kerns 28'' aufgeschobenen Ring 39'' zusammen, so daß die beiden
Teile 38'' und 39'' des Rotors 4'' zusammen in etwa die gleiche äußere Form
haben wie der einteilige Rotor 4 aus den 1 und 2.
Der aufgeschobene Ring 39'' weist ein Spiel
gegenüber
dem Kern 38" auf
und der Übergang zwischen
den beiden Elementen 38'', 39'' ist mit Hilfe zweier O-Ringe 40'' und 41'' gegen
die Umgebung gedichtet. Der aufgeschobene Ring 39'' weist Durchflußbohrungen für das Fluid
auf, die mit den Bohrungen des Kerns 38'' fluchten,
so daß das
Fluid in die Welle einfließen
kann. Damit sich der aufgeschobene Ring 39'' mit
der Welle und dem Kern 38'' des Rotors 4'' mitdrehen kann ist er mit Hilfe
zweier auf gegenüberliegenden
Seiten der Drehdurchführung
angeordneten Mitnehmerstiften 42'' mit
dem Kern 38'' verbunden.
Wie bei dem ringförmigen
Ansatz 7 des einteiligen Rotors 4 bilden auch
die Stirnflächen
des aufgeschobenen Rings 39'' die Dichtflächen 16'', 18'' des
Rotors 4''.
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- 1
- feststehender
Teil
- 2
- Gleitring
- 3
- Gleitring
- 4
- Rotor
- 5
- Ring
- 6
- O-Ring
- 7
- ringförmiger Ansatz
- 8
- O-Ringdichtung
- 9
- O-Ringdichtung
- 10
- Durchflußkanal
- 11
- Durchflußkanal
- 12
- Durchfaßkanal
- 13
- Durchfaßkanal
- 14
- Innenraum
- 15
- Gleitfläche
- 16
- Gleitfläche
- 17
- Gleitfläche
- 18
- Gleitfläche
- 19
- Feder
- 20
- Feder
- 21
- Dichtring
- 22
- Dichtring
- 23
- Stift
- 24
- Stift
- 25
- außenliegendes
Ende
- 26
- Kanal 26
- 27
- Oberseite
- 28
- Unterseite
- 29
- Fläche
- 30
- ringförmiger Ansatz
- 31
- Bereich
hinter dem ringförmigen
Ansatz
- 32
- Fläche der
Oberseite 27
- 33
- Bereich
außerhalb
der Gleitringdichtung
- 34
- Bereich
außerhalb
der Gleitringdichtung
- 35'
- Reibdichtung
- 36'
- Reibdichtung
- 37'
- Umgebung
der Drehdurchführung
- 38''
- Kern
des zweiteiligen Rotors
- 39''
- aufgeschobener
Ring
- 40''
- O-Ring-Dichtung
- 41''
- O-Ring-Dichtung
- 42''
- Mitnehmerstift