DE19757882C1

DE19757882C1 - Rotary fluid passage for coolant feed in machine tool

Info

Publication number: DE19757882C1
Application number: DE1997157882
Authority: DE
Inventors: Stephan Ott
Original assignee: GAT Gesellschaft fuer Antriebstechnik mbH
Current assignee: Moog GAT GmbH
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 1999-09-30
Anticipated expiration: 2017-12-25

Abstract

The rotary fluid passage across a machine panel has a housing (9) with a valve (4,5) and two seal rings (32,33). The valve has a valve closure biased towards a valve seat (42). The closure can be a piston (5) movable in the flow direction towards the seat. The piston is opened by fluid fed through a passage (41).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehdurchführung für unter Druck stehende Medien mit einem drehenden Maschinenteil und einem stehenden Maschinenteil einschließlich eines Gehäuses, einem Ventil in dem Gehäuse, zwei rinförmigen Gleitdichtflächen, einer Zuführleitung und einer Abführleitung, wobei das Ventil ein in Schließrichtung auf einen Ventilsitz vorgespanntes Schließelement aufweist.The present invention relates to a rotating union for media under pressure a rotating machine part and a stationary machine part including one Housing, a valve in the housing, two ring-shaped sliding sealing surfaces, a supply line and a discharge line, the valve being biased in the closing direction on a valve seat Has closing element.

Derartige Drehdurchführungen sind schon seit längerem bekannt. Diese Drehdurchführungen werden typischerweise verwendet an Werkzeugmaschinen, die zum Beispiel die Zufuhr eines Kühlmittels an den Werkzeugkopf bzw. zu der Arbeitsfläche eines Werkzeuges erfordern. Auch die Übertragung von Schmiermitteln an rotierenden Maschinenteilen muß häufig über derartige Drehdurchführungen erfolgen.Such rotary unions have been known for a long time. These rotary unions are typically used on machine tools, for example the supply of a Require coolant to the tool head or to the work surface of a tool. Also the transfer of lubricants to rotating machine parts must often be done via such Rotary unions take place.

Dabei ist es unter Umständen erforderlich oder zumindest sinnvoll, wenn durch ein und dieselbe Drehdurchführung verschiedene Fluide zugeführt werden, im Falle einer Werkzeugmaschine zum Beispiel ein Kühlmittel, während des Betriebs und anschließend zum Beispiel Druckluft zum Ausblasen von Bearbeitungsspänen, Kühlmittel und dergleichen. It may be necessary or at least sensible if through one and the same Different fluids are supplied to the rotating union, in the case of a machine tool Example a coolant, during operation and then, for example, compressed air for Blow out machining chips, coolant and the like.

Ein Problem bei der Zufuhr unterschiedlicher Medien durch Drehdurchführungen besteht jedoch oft darin, daß die betreffenden Medien eine sehr unterschiedliche Viskosität haben und unter sehr unterschiedlichen Drücken zugeführt werden.However, there is a problem in feeding different media through rotating unions often in that the media in question have a very different viscosity and under very different pressures can be supplied.

Da die Zufuhr entsprechender Medien unter Druck außerdem Kosten verursacht, zum Beispiel für das verbrauchte, zugeführte Medium selbst sowie für die Energie zur Druckerzeugung und schließlich auch für die Entsorgung des verbrauchten Fluids, welches gegebenenfalls mit dem zu bearbeitenden Material verunreinigt ist, ist in der Nähe der Drehdurchführung bzw. unmittelbar der Drehdurchführung zugeordnet ein Ventil vorgesehen, welches nur dann öffnet, wenn das betreffende Medium benötigt wird und unter Druck am Ventil ansteht. Dabei wird gemäß einer herkömmlichen Ausgestaltung ein Ventil zum Beispiel in der Weise vorgesehen, daß eine zentrale Öffnung in einer Zuleitung oder einem Abschnitt der Drehdurchführung, welche von einem Ventilsitz umgeben ist, durch eine Ventilkugel oder dergleichen verschlossen wird, welche gegen die Strömungsrichtung durch eine Feder in den Ventilsitz gedrückt wird und dadurch die zentrale Öffnung verschließt. Wird nun der Druck von der Zufuhrseite des Mediums her ausreichend erhöht, so wird die Ventilkugel gegen die Kraft der Feder von dem Ventilsitz weggedrückt und gibt damit die Ventilöffnung frei. Dies erzeugt einen entsprechenden Druckabfall. Sollen nun durch ein und dieselbe Drehdurchführung unterschiedliche Medien zugeführt werden, die auch unter sehr unterschiedlichen Drücken anstehen, so ist es notwendig, daß das Ventil auch bei dem niedrigsten anstehenden Schaltdruck öffnet. Da der Öffnungsquerschnitt der Ventilöffnung jedoch im allgemeinen nicht größer sein kann als die übrigen freien Querschnitte der Drehdurchführung, muß dementsprechend die Ventilfeder, welche die Ventilkugel oder dergleichen in ihren Sitz drückt, schwach gewählt werden. Dies kann wiederum dazu führen, daß der Druck, welcher auf die Gleitdichtflächen wirkt und welcher von dem Druck des zugeführten Mediums, der auf die die zentralen Durchflußquerschnitte umgebenden Bauteile in axialer Richtung wirkt, nicht ausreicht, um die Gleitdichtflächen hinreichend dicht aneinander zu drücken. Dies bedeutet, daß ein Teil des Mediums durch die Gleitdichtflächen hindurch nach außen strömt, was zu Verlusten und/oder Verunreinugungen führen kann, die aufgefangen und beseitigt werden müssen. Bei hohen Drücken wird ein Teil des Strömungsdruckes auch immer durch die zurückgedrückte Ventilkugel aufgefangen, die entweder noch von der Feder abgestützt wird oder aber gegen den Anschlag stößt. Dadurch verursacht das Ventil nicht nur einen deutlichen Druckabfall, sondern dieser Druckabfall kann auch dazu führen, daß die Gleitdichtflächen übermäßig fest aufeinander gedrückt werden, dadurch heiß werden und schnell verschleißen.Since the supply of appropriate media under pressure also incurs costs, for example for the used, supplied medium itself as well as for the energy for pressure generation and finally also for the disposal of the used fluid, which if necessary with the machining material is contaminated, is in the vicinity of the rotating union or immediately A valve is assigned to the rotary feedthrough, which only opens when the relevant medium is required and is present under pressure at the valve. According to one Conventional design provided a valve, for example, in such a way that a central Opening in a feed line or a section of the rotating union, which by a Valve seat is surrounded, is closed by a valve ball or the like, which against the flow direction is pressed into the valve seat by a spring and thereby the central one Closes the opening. If the pressure from the supply side of the medium becomes sufficient increases, the valve ball is pressed against the force of the spring away from the valve seat and gives so that the valve opening is free. This creates a corresponding pressure drop. Should now go through and the same rotary union different media are fed, which also under very different pressures are present, it is necessary that the valve even at the lowest the existing switching pressure opens. However, since the opening cross section of the valve opening in generally cannot be larger than the other free cross-sections of the rotating union accordingly the valve spring which presses the valve ball or the like into its seat, be chosen weakly. This in turn can lead to the pressure on the Sliding sealing surfaces act and which of the pressure of the supplied medium, which on the components in the central flow cross-sections acting in the axial direction, are not sufficient, to press the sliding sealing surfaces sufficiently close together. This means that part of the Medium flows out through the sliding sealing surfaces, which leads to losses and / or Contaminations that must be collected and removed. At high Part of the flow pressure will always be pressed by the pressed-back valve ball caught, which is still supported by the spring or against the stop bumps. As a result, the valve not only causes a significant drop in pressure, but this Pressure drop can also result in the sliding sealing surfaces being pressed onto one another excessively become hot and wear out quickly.

In einer anderen Variante einer Drehdurchführung nach dem Stand der Technik ist kein Ventil vorgesehen, sondern Hohlzylinder, an dessen einer Stirnseite eine der Dichtflächen angeordnet ist, ist an seinem äußeren Umfang von einer ringförmigen Membran umgeben, die den Zylinder gegen die Strömungsrichtung des zuzuführenden Mediums und damit weg von dem dichtenden Eingriff vorspannt. Die Membran ist in einem dem Druck des strömenden Mediums ausgesetzten und den Zylinder umgebenden Ringraum axial begrenzt beweglich vorgesehen. Bei Druckbeauf schlagung wird der Zylinder zusammen mit der Membran und gegen deren Vorspannkraft in Kontakt mit der Gleitdichtfläche eines rotierenden Maschinenteils gedrückt. Diese Ausführungs form hat allerdings den Nachteil, daß die Drehdurchführung bei sehr geringen Drücken oder in mehr oder weniger drucklosem Zustand nicht schließt und das zuzuführende Medium durch entsprechende Leckräume in unter Umständen relativ großen Mengen abgeführt werden muß. Außerdem unterliegt eine solche elastische Membran einer im Vergleich zu den übrigen Teilen der Vorrichtung schnellen Alterung, so daß die Schaltvorgänge im Laufe der Zeit immer weniger reproduzierbar werden.In another variant of a rotating union according to the prior art, there is no valve provided, but hollow cylinder, on one end face one of the sealing surfaces is surrounded on its outer periphery by an annular membrane that the cylinder against the direction of flow of the medium to be supplied and thus away from the sealing Pre-loaded intervention. The membrane is exposed to the pressure of the flowing medium and the annular space surrounding the cylinder is provided with limited axial mobility. When printing Impact is the cylinder together with the membrane and against its biasing force Contact with the sliding sealing surface of a rotating machine part pressed. This execution form has the disadvantage, however, that the rotary unions at very low pressures or in more or less depressurized state does not close and the medium to be fed through Corresponding leak spaces may have to be removed in relatively large quantities. In addition, such an elastic membrane is subject to one in comparison to the other parts the device ages rapidly, so that the switching operations become less and less over time become reproducible.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Drehdurchführung mit Ventil zu schaffen, die nur einen geringen Druckabfall aufweist, so daß sie auch für die Durchführung von nur unter niedrigem Druck stehende Medien geeignet ist, aber dennoch zuverlässig schließt und dicht ist und gleichzeitig auch für die Zufuhr von unter vergleichsweise hohem Druck stehende Medien geeignet ist.Compared to this prior art, the object of the present invention is to create a rotary union with valve, which has only a small pressure drop, so that it is also suitable for carrying only media under low pressure, however nevertheless closes reliably and is tight and at the same time also for the supply from below comparatively high pressure media is suitable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ventilschließelement als ein in Strömungsrichtung auf den Ventilstitz vorgespannter Ventilkolben ausgebildet ist, der von der Zuführleitung her in Öffnungsrichtung mit Druck beaufschlagt wird.This object is achieved in that the valve closing element as an in Direction of flow on the valve seat is biased valve piston formed by the Feed line is pressurized in the opening direction.

Gegenüber dem Stand der Technik bedeutet dies, daß der Ventilkolben gerade in der entgegengesetzten Richtung auf den Ventilsitz vorgespannt, gleichzeitig aber so angeordnet ist, daß er auch gegen diese Strömungsrichtung von dem Druck des durchzuführenden Mediums beaufschlagt wird. Dies hat den Vorteil, daß dann nicht mehr der lediglich die Durchflußöffnung verschließende Teil des Ventilkolbens mit dem Öffnungsdruck beaufschlagt wird, sondern daß stattdessen eine prinzipiell beliebig große Querschnittsfläche des Ventilkolbens, nämlich die außerhalb der Ventilöffnung liegende Querschnittsfläche, mit Druck beaufschlagt werden kann. Dies bedeutet, daß man bereits mit relativ geringem Druck eine schon relativ große Rückstellkraft in Öffnungsrichtung auf den Ventilkolben ausüben kann, auch wenn dessen Vorspannfeder, die den Kolben in Schließrichtung vorspannt, relativ stark ist. Bei Abwesenheit von Druck sorgt die genügend starke Feder für ein sicheres Schließen des Ventils, sobald jedoch der auf den außerhalb des Ventilöffnungsbereichs liegenden Teil des Ventilkolbens wirkende Druck die Kraft der Feder überwindet, öffnet dieses schlagartig und weitgehend vollständig, weil dann auch der die Ventilöffnung verschließende Teil des Ventilkolbens von dem Druck des Mediums beaufschlagt wird. Das Ventil hat damit eine sehr sichere und eindeutige Schaltcharakteristik, d. h. bei Überschreiten eines gewissen Mindestdruckes öffnet das Ventil sofort und vollständig und bei Absinken unter einen Mindestdruck, der etwas niedriger ist als der erstgenannte Mindestdruck, schließt das Ventil relativ fest und sicher, weil sofort nach dem Schließen der die Ventilöffnung abdeckende Teil des Ventilkolbens nicht mehr vom Druck des Mediums beaufschlagt wird.Compared to the prior art, this means that the valve piston just in the biased in the opposite direction on the valve seat, but is at the same time arranged so that it is also against this flow direction from the pressure of the medium to be carried out is applied. This has the advantage that it is no longer just the flow opening closing part of the valve piston with the opening pressure, but that instead, a cross-sectional area of the valve piston of any size, namely the cross-sectional area lying outside the valve opening, can be pressurized. This means that you already have a relatively large restoring force at relatively low pressure can exert in the opening direction on the valve piston, even if its biasing spring preloads the piston in the closing direction, is relatively strong. In the absence of pressure, the enough strong spring for a secure closing of the valve, but as soon as the on the part of the valve piston acting outside the valve opening area acts as the force overcomes the spring, this opens suddenly and largely completely, because then the the part of the valve piston which closes the valve opening is acted upon by the pressure of the medium becomes. The valve thus has a very safe and clear switching characteristic, i. H. at If a certain minimum pressure is exceeded, the valve opens immediately and completely and at Falling below a minimum pressure which is slightly lower than the first mentioned minimum pressure, the valve closes relatively tightly and safely because immediately after the valve opens covering part of the valve piston is no longer acted upon by the pressure of the medium.

Da das Ventil relativ schnell und vollständig öffnet, ist der damit verbundene Druckabfall sehr gering. Gleichzeitig trägt das Ventil in keiner Weise zu dem Druck auf die Gleitdichtflächen bei. Vielmehr können alle übrigen Flächen, die von dem Druck des Mediums beaufschlagt werden, völlig frei und unabhängig von dem Ventil ausgestaltet werden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, daß die Gleitdichtflächen während des Durchführens eines Mediums immer mit einer genügenden Andruckkraft beaufschlagt werden, um nicht oder nur in geringem Umfang das durch die Durchführung hindurchgeführte Medium zwischen den Gleitflächen hindurchtreten zu lassen, andererseits jedoch diese Andruckkraft auch nicht so groß wird, daß die Gleitdicht flächen heißlaufen und dadurch beschädigt werden.Since the valve opens relatively quickly and completely, the associated pressure drop is very high low. At the same time, the valve in no way contributes to the pressure on the sliding sealing surfaces. Rather, all other areas that are affected by the pressure of the medium can can be designed completely freely and independently of the valve. That way be ensured that the sliding sealing surfaces always while performing a medium be applied with a sufficient pressing force in order not to or only to a small extent the medium passed through the bushing pass between the sliding surfaces to let, on the other hand, this pressure force is not so great that the sliding seal overheating surfaces and thereby being damaged.

Zweckmäßigerweise mündet die Zuführleitung für das Medium am Ventil im Bereich zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilschließelement bzw. dem Schließkolben. Dies ist die einfachste Art, den Ventilkolben entgegen der Strömungsrichtung mit Druck zu beaufschlagen und zu bewegen.The feed line for the medium expediently opens at the valve in the area between the valve seat and the valve closing element or the closing piston. This is the easiest way pressurize and move the valve piston against the direction of flow.

Dabei wird zweckmäßigerweise der Ventilkolben in einem als Sackbohrung mit einer Druck entlastungsöffnung ausgebildeten Zylinder geführt.The valve piston is expediently in a blind bore with a pressure discharge opening trained cylinder.

Weiterhin sollten zweckmäßigerweise Anschläge vorgesehen werden, die den Hub des Ventilkolbens in beiden Richtungen begrenzen. Dabei darf die Hubbegrenzung in Schließrichtung selbstvertändlich nicht so eng ausfallen, daß der Ventilsitz durch den Ventilkolben nicht mehr erreicht wird.Furthermore, stops should be provided expediently, the stroke of the Limit the valve piston in both directions. The stroke limit may be in the closing direction Of course not so tight that the valve seat is no longer by the valve piston is achieved.

Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn die effektive, mit Druck beaufschlagbare Querschnittsfläche des Ventilkolbens das 2- bis 10-fache und vorzugsweise das 3- bis 5-fache des Ventilöffnungsquerschnittes beträgt.It has proven to be useful if the effective, pressurizable Cross-sectional area of the valve piston 2 to 10 times and preferably 3 to 5 times the Valve opening cross section.

Die vom Druck beaufschlagbare Fläche des Ventilsitzes, die unter anderem die Kraft bestimmt, mit welcher die Gleitdichtflächen aufeinandergedrückt werden, sollte das 1,5- bis 10-fache des freien Öffnungsquerschnittes der Drehdurchführung, vorzugsweise das 2- bis 5-fache derselben betragen. Dagegen sollten die Gleitdichtflächen, die durch zwischen diese Flächen eindringendes Medium hydrostatisch entlastet und gegebenenfalls auch geschmiert werden, um einen Faktor zwischen 1, 2 und 5, vorzugsweise zwischen 1,5 und 3, kleiner sein als die vom Druck beaufschlagte Fläche des Ventilsitzes, der die daraus resultierende Druckkraft, gegebenenfalls über weitere, zwischengeschaltete Elemente, auf die Gleitdichtflächen überträgt.The area of the valve seat that can be pressurized, which determines, among other things, the force with which the sliding sealing surfaces are pressed together should be 1.5 to 10 times the free opening cross-section of the rotating union, preferably 2 to 5 times the same be. In contrast, the sliding sealing surfaces caused by penetrating between these surfaces Medium hydrostatically relieved and, if necessary, also lubricated by a factor between 1, 2 and 5, preferably between 1.5 and 3, smaller than that of the pressure acted area of the valve seat, the resulting pressure force, if necessary transferred to the sliding sealing surfaces via further intermediate elements.

Zweckmäßigerweise ist außerdem ein Ausgleichsstück vorgesehen, welches radiale und axiale Ausrichtfehler zwischen den Gleitdichtflächen ausgleicht. Ein solches Ausgleichsstück kann zum Beispiel aus einer sogenannten Kalotte bestehen, welche ein ringförmiges Teil ist, das auf einer Seite eine im wesentlichen kegelförmige Fläche aufweist, welche die zentrale Öffnung umgibt. Auf der anderen Seite dieser konischen Fläche kann an der Kalotte eine der beiden Dichtflächen vorgesehen sein, gegebenenfalls in Form eines zusätzlich angebrachten Gleitdichtringes.A compensating piece, which is radial and axial, is also expediently provided Compensates for misalignment between the sliding sealing surfaces. Such a compensating piece can Example consist of a so-called calotte, which is an annular part that is on a Side has a substantially conical surface that surrounds the central opening. On the other side of this conical surface can be one of the two sealing surfaces on the calotte be provided, possibly in the form of an additionally attached mechanical seal.

Ein zu der kegelförmigen Dichtfläche passendes Gegenstück besteht aus einem hohlzylindrischen Teil, welches an einem Ende eine teilweise kugelförmige Fläche hat, die an der kegelförmigen Fläche der Kalotte in im wesentlichen linienförmiger Berührung anliegt. Die kugelförmige Fläche des Gegenstückes und die kegelförmige Fläche der Kalotte können aufeinander gleiten, ohne den linienförmigen, umlaufenden Dichtungskontakt zu verlieren, so daß die zentrale Achse der Kalotte, die gleichzeitig auch die zentrale Achse der daran befestigten Gleitdichtfläche ist, sich immer mit der zentralen Achse der zweiten Gleitdichtfläche mindestens parallel ausrichten kann, während die Achse des Gegenstückes hierzu auch um einen kleinen Toleranzwinkel verkippt sein kann. Eine verbleibende, geringfügige Achsverschiebung in Richtung senkrecht zu den Achsen der Gleitdichtflächen wirkt sich nur dahingehend aus, daß die Gleitdichtflächen keine vollständige Überdeckung haben, sondern etwas gegeneinander versetzt sind, jedoch überwiegend in Dichtkontakt miteinander stehen und exakt eben aufeinander aufliegen.A counterpart matching the conical sealing surface consists of a hollow cylindrical one Part that has a partially spherical surface at one end, that at the conical Surface of the spherical cap rests in substantially linear contact. The spherical surface of the counterpart and the conical surface of the cap can slide on each other without the to lose line-shaped, all-round sealing contact, so that the central axis of the calotte, which is also the central axis of the sliding sealing surface attached to it, always with itself can align the central axis of the second sliding sealing surface at least parallel, while the axis of the counterpart can also be tilted by a small tolerance angle. A remaining, slight axis shift in the direction perpendicular to the axes of the The sliding sealing surfaces only have the effect that the sliding sealing surfaces are not complete Have coverage, but are somewhat offset from each other, but mostly in Make sealing contact with each other and lie exactly flat on top of each other.

Das Gegenstück kann gleichzeitig auf seiner der kugelförmigen Dichtfläche abgewandten Seite den Ventilsitz für den Ventilkolben aufweisen.The counterpart can simultaneously on its side facing away from the spherical sealing surface have the valve seat for the valve piston.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung und der zugehörigen Figuren. Es zeigen:Further advantages, features and possible uses will become clear from the following Description and the associated figures. Show it:

Fig. 1 eine Drehdurchführung in Betriebsstellung und Fig. 1 is a rotary union in the operating position and

Fig. 2 die Drehdurchführung gemäß Fig. 2 im drucklosen Zustand. Fig. 2 shows the rotary union according to Fig. 2 in the depressurized state.

Die Figuren zeigen die erfindungsgemäße Drehdurchführung im Längsschnitt. Man erkennt in den Fig. 1 und 2 ein sich drehendes Maschinenteil, zum Beispiel eine Spindel oder dergleichen, die mit 1 bezeichnet ist. Diese Spindel 1 ist in einem Kugellager drehbar gelagert, welches im einzelnen aus einem äußeren Gehäuse 9 sowie zwei axial gegeneinander versetzten Kugellagern 15, 16 besteht.The figures show the rotary union according to the invention in longitudinal section. It can be seen in FIGS. 1 and 2 a rotating machine part, for example a spindle or the like which is designated by 1. This spindle 1 is rotatably mounted in a ball bearing, which consists in particular of an outer housing 9 and two axially offset ball bearings 15 , 16 .

Rechts von diesem die drehende Spindel 1 halternden Kugellager 15, 16 ist die eigentliche Drehdurchführung 2 zu erkennen. Diese besteht im wesentlichen aus zwei Gleitdichtflächen 32, 33, die an einem Paar von Ringen 34, 35 vorgesehen sind, von denen der Ring 34 direkt mit dem Ende der Spindel 1 verbunden ist, während der Ring 35 mit einer Kalotte 11 verbunden ist. Die beiden die Gleitdichtflächen 32, 33 aufweisenden Ringe 34, 35 können zum Beispiel an die Spindel 1 und die Kalotte 11 angeschweißt, angelötet oder geklebt sein. Das als Kalotte 11 bezeichnete Teil ist ringförmig ausgebildet und weist eine zentrale Öffnung auf, die im wesentlichen der Öffnung 3 der Gleitdichtringe 34, 35 und dem Strömungskanal 40 der Spindel 1 sowie der Öffnung 6 des Druckringes 4 entspricht. Ein zur Kalotte 11 passender, ringförmiger Druckring 4 hat auf seiner der Konusfläche 10 der Kalotte 11 zugewandten Seite eine teilkugelförmige Fläche 12, die gegen die Konusfläche 10 der Kalotte 11 drückt und dabei einen umlaufenden, linienförmigen Dichtungseingriff herstellt. Die Kalotte 11 kann dabei gegenüber dem Druckring 4 geringfügig verkippen und sich dabei in geringem Maß auch radial relativ zu dem Druckring 4 bewegen. Dies stellt sicher, daß die beiden an der Spindel 1 bzw. an der Kalotte 11 angebrachten Gleitdichtflächen 32, 33 immer flach und eben und damit in Dichtungseingriff aneinander anliegen, auch wenn die Achse der sich drehenden Spindel 1 gegenüber der Achse der stehenden Maschinenteile etwas verkippt oder versetzt ist.The actual rotary feedthrough 2 can be seen to the right of this ball bearing 15 , 16 holding the rotating spindle 1 . This essentially consists of two sliding sealing surfaces 32 , 33 which are provided on a pair of rings 34 , 35 , of which the ring 34 is connected directly to the end of the spindle 1 , while the ring 35 is connected to a spherical cap 11 . The two rings 34 , 35 having the sliding sealing surfaces 32 , 33 can, for example, be welded, soldered or glued to the spindle 1 and the calotte 11 . The part designated as spherical cap 11 is annular and has a central opening which corresponds essentially to the opening 3 of the mechanical seals 34 , 35 and the flow channel 40 of the spindle 1 and the opening 6 of the pressure ring 4 . An annular pressure ring 4 matching the cap 11 has on its side facing the cone surface 10 of the cap 11 a part-spherical surface 12 which presses against the cone surface 10 of the cap 11 and thereby produces a circumferential, linear sealing engagement. The calotte 11 can tilt slightly in relation to the pressure ring 4 and can also move radially relative to the pressure ring 4 to a small extent. This ensures that the two sliding sealing surfaces 32 , 33 attached to the spindle 1 or to the calotte 11 always lie flat and even and thus in sealing engagement with one another, even if the axis of the rotating spindle 1 tilts somewhat relative to the axis of the stationary machine parts or is offset.

Der Druckring 4 ist zusammen mit der Kalotte 11 und dem die Gleitdichtfläche 33 aufweisenden Ring 35 axial verschiebbar gelagert und steht gegen die Strömungsrichtung unter der Wirkung einer Druckfeder 13. Diese Druckfeder 13 ist jedoch vergleichsweise schwach, so daß ein relativ geringer Druck p in dem Strömungskanal 40, der unter anderem auch auf die Stirnfläche des Druckringes 4 wirkt, ausreicht, den Druckring 4 mit der Kalotte 11 und den die Gleitdichtfläche 33 tragenden Ring 35 gegen die Kraft der Feder 13 in der Fig. 1 nach links zu bewegen, so daß die beiden Gleitdichtflächen 32, 33 in dichtenden Kontakt miteinander kommen. Dabei bleibt der Ventilkolben 5 zunächst unter der Wirkung der Feder 14 noch in dichtem Eingriff mit dem inneren Rand der der Druckseite zugewandten Öffnung des Druckringes 4. Ein nicht näher bezeichneter Haltering begrenzt - vor allem für Montagezwecke - die Bewegung des Ventilkolbens 5 in Richtung seines Sitzes 42 auf dem Druckring 4. Auf den Ventilkolben 5 wirkt der Druck in dem Strömungs kanal 40 jedoch in entgegengesetzter Richtung, so daß beim weiteren Anstieg des Druckes der Ventilkolben 5 gegen die Kraft der Feder 14 nach rechts gedrückt wird und damit die Öffnung des Druckringes 4 und damit den Strömungskanal 40 zur Spindel 1 hin freigibt. Da beim Freigeben der Öffnung 6 des Druckringes 4 auch die innerhalb dieser Öffnung 6 liegende Stirnfläche 17 des Ventilkolbens 5 nunmehr dem Druck ausgesetzt ist, wird der Kolben 5 relativ schnell und relativ weit von der Öffnung 6 des Druckringes 4 fortgedrückt und gibt diese vollständig frei. Damit entsteht nur ein äußerst geringer Druckabfall im Ventilbereich des Ventiles 5.The pressure ring 4 , together with the calotte 11 and the ring 35 having the sliding sealing surface 33 , is axially displaceably mounted and is counter to the direction of flow under the action of a compression spring 13 . However, this compression spring 13 is comparatively weak, so that a relatively low pressure p in the flow channel 40 , which, inter alia, also acts on the end face of the pressure ring 4 , is sufficient to counter the pressure ring 4 with the calotte 11 and the ring 35 bearing the sliding sealing surface 33 to move the force of the spring 13 in Fig. 1 to the left so that the two sliding sealing surfaces 32 , 33 come into sealing contact with each other. The valve piston 5 initially remains in tight engagement with the inner edge of the opening of the pressure ring 4 facing the pressure side under the action of the spring 14 . An unspecified retaining ring limits - especially for assembly purposes - the movement of the valve piston 5 in the direction of its seat 42 on the pressure ring 4 . On the valve piston 5, the pressure in the flow channel 40 acts in the opposite direction, so that as the pressure of the valve piston 5 rises further against the force of the spring 14 is pressed to the right and thus the opening of the pressure ring 4 and thus the flow channel 40 to Spindle 1 releases. Since, when the opening 6 of the pressure ring 4 is also exposed, the end face 17 of the valve piston 5 lying within this opening 6 is now exposed to the pressure, the piston 5 is pushed away relatively quickly and relatively far from the opening 6 of the pressure ring 4 and releases it completely. This results in only an extremely low pressure drop in the valve area of valve 5 .

Bei weiterem Anstieg des Druckes wirkt auf die Dichtflächen nur der auf die Konusfläche 10 des Druckringes 4 wirkende Druck, abzüglich einer gewissen hydrostatischen Entlastung, die sich durch einen dünnen Film des Strömungsmediums ergibt, welcher sich zwischen die Gleitdicht flächen 32, 33 schiebt. Der auf den Ventilkolben 5 wirkende Druck trägt in keiner Weise zu den auf die Gleitdichtflächen 32, 33 wirkenden Kräften bei. Dies ist ein wesentlicher Unterschied zum Stand der Technik, bei welchem ein entsprechendes Ventil in den Druckring 4 integriert und in genau entgegengesetzter Richtung vorgespannt war, um eine innere Dichtfläche des Druckringes 4 zu schließen. In einem solchen Fall steht der Druck auch immer auf der Stirnseite des Ventiles an und wird damit von dem Ventil auch auf die Gleitdichtflächen übertragen. Dagegen wirkt der Öffnungsdruck auf den Ventilkolben 5 im Falle der vorliegenden Erfindung in der entgegen gesetzten Richtung und wird vom Gehäuse 9 der Drehdurchführung bzw. von einem ent sprechenden Anschlag aufgefangen. Man kann daher Medien in einem sehr breiten Druckbereich zuführen, ohne daß die Gleitdichtflächen übermäßig belastet werden.If the pressure continues to rise, only the pressure acting on the conical surface 10 of the pressure ring 4 acts on the sealing surfaces, minus a certain hydrostatic relief which results from a thin film of the flow medium which is pushed between the sliding sealing surfaces 32 , 33 . The pressure acting on the valve piston 5 in no way contributes to the forces acting on the sliding sealing surfaces 32 , 33 . This is an essential difference from the prior art, in which a corresponding valve was integrated in the pressure ring 4 and was biased in exactly the opposite direction in order to close an inner sealing surface of the pressure ring 4 . In such a case, the pressure is always present on the end face of the valve and is therefore also transmitted from the valve to the sliding sealing surfaces. In contrast, the opening pressure acts on the valve piston 5 in the case of the present invention in the opposite direction and is absorbed by the housing 9 of the rotary union or by an appropriate stop. It is therefore possible to supply media in a very wide pressure range without unduly stressing the sliding sealing surfaces.

Die erfindungsgemäße Drehdurchführung ist also insbesondere sehr gut geeignet für das Zuführen unterschiedlicher Medien bei sehr unterschiedlichen Drücken, da sie zum einen relativ schnell bei sehr niedrigen Drücken schaltet und dabei nur einen geringen Druckabfall aufweist, gleichzeitig jedoch auch bei höheren Drücken die Belastung der Gleitdichtflächen nicht übermäßig groß wird, weil das Ventil nichts mehr zu der auf die Gleitdichtflächen wirkenden Kraft beiträgt.The rotary feedthrough according to the invention is therefore particularly well suited for feeding different media at very different pressures, because they are relatively quick on the one hand switches at very low pressures and at the same time has only a small pressure drop, at the same time however, the load on the sliding sealing surfaces does not become excessive even at higher pressures, because the valve no longer contributes to the force acting on the sliding sealing surfaces.

Außerdem ist auch das Problem einer starken Leckage vermieden, welches bei Verwendung von Drehdurchführungen ohne Ventil auftritt.In addition, the problem of excessive leakage, which is caused when using Rotary unions occur without a valve.

Claims

1. rotating union for pressurized media with a rotating and a standing machine part and with a housing ( 9 ), a valve ( 4 , 5 ), two annular sliding sealing surfaces ( 32 , 33 ), a feed line ( 41 ) and an outlet line ( 43 ), wherein the valve ( 4 , 5 ) has a closing element that is biased in the closing direction on a valve seat ( 42 ), characterized in that the closing element is designed as a valve piston ( 5 ) that is biased in the flow direction on the valve seat ( 42 ) and that of the Feed line ( 41 ) can be pressurized in the opening direction.

2. Rotary feedthrough according to claim 1, characterized in that the feed line ( 41 ) on the valve ( 5 ) in the region between the valve seat ( 4 ') and the valve piston ( 5 ) opens.

3. Rotary union according to claim 1 or 2, characterized in that the valve piston ( 5 ) is guided in a cylinder designed as a blind bore ( 7 ) with a pressure relief opening ( 38 ).

4. Rotary union according to one of claims 1 to 3, characterized in that stops ( 39 , 41 ) limit the stroke of the valve piston ( 5 ) in both directions.

5. Rotary union according to one of claims 1 to 4, characterized in that the effective, pressurizable surface of the valve piston ( 5 ) is two to ten times, preferably three to five times the valve opening cross section.

6. Rotary union according to one of claims 1 to 5, characterized in that the pressurizable surface ( 36 ) of the valve seat part ( 4 ) 1.5 to 10 times, preferably 2 to 5 times the flow cross-section ( 40 ) of the rotating union ( 2 ).

7. Rotary union according to one of claims 1 to 6, characterized in that the pressurizable surface ( 36 ) of the valve seat ( 4 ) is 1.2 to 3 times the sliding sealing surface ( 32 , 33 ).

8. Rotary union according to one of claims 1 to 7, characterized in that a compensating piece ( 4 , 11 ) is provided for compensating axial and radial alignment tolerances.

9. rotating union according to claim 8, characterized in that the compensating element in two parts as a cap ( 11 ), on which a sliding sealing surface ( 33 ) is arranged, and as a pressure ring ( 4 ) which has a partially spherical surface, the spherical Surface ( 12 ) with a conical surface ( 10 ) of the calotte ( 11 ) is in close sliding contact.

10. Rotary feedthrough according to claim 9, characterized in that a sliding sealing surface ( 33 ) is arranged on the side of the cap ( 11 ) facing away from the conical surface ( 10 ) and that the pressure ring ( 4 ) on the side facing away from the spherical surface ( 12 ) has the valve seat ( 42 ), is axially displaceably mounted and has an annular surface surrounding the valve seat and subjected to pressure.

11. Rotary union according to one of claims 1 to 10, characterized in that the valve piston ( 5 ) and the pressure ring ( 4 ) are arranged in the housing ( 9 ) which forms part of the non-rotatable machine part ( 8 ).

12. Rotary union according to one of claims 1 to 11, characterized in that the second sliding sealing surface ( 33 ) is fixedly attached to the end of the rotating machine part ( 1 ).