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Die Erfindung betrifft eine einkanalige Drehdurchführung für ein Getriebe, wobei eine Hohlwelle der Drehdurchführung über das Getriebe antreibbar ausgebildet ist.
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Mit Drehdurchführungen können ganz allgemein Fluide von feststehenden Anschlüssen auf rotierende Anschlüsse oder Werkzeuge übergeleitet werden. Es sind diverse Anwendungen bei Hydraulikmotoren oder Werkzeugmaschinen mit gekühlten Werkzeugspindeln bekannt. Weiterhin sind im Stand der Technik Drehdurchführungen in Spritzbalken, Düsenlanzen oder Verbindungselementen, wie Schläuchen oder Rohren, bekannt.
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Die Drehzahlen der Drehdurchführung liegen in einem Bereich von bis zu 20.000 U/min und das durchgeleitete Fluid erreicht Drücke von 100 bis 4.000 bar.
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Entsprechend der verschiedenen Anwendungen sind im Stand der Technik auch unterschiedliche Herangehensweisen bei der Konstruktion der Drehdurchführungen bekannt.
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Eine Drehdurchführung einer Kühlflüssigkeitszuführung für eine Spindelvorrichtung ist beispielsweise in der
EP 0 392 838 A2 beschrieben. Dabei ist der rotierend antreibbare Spindelabschnitt an das Ende der Spindelwelle angeflanscht. Der Kühlmittelanschluss ist als Hochdruckanschluss für die Zuführung einer Kühlflüssigkeit ausgeführt, wobei die Kühlflüssigkeit unter einem Druck von ca. 80 bar steht. Der Anschluss der Kühlflüssigkeitsdurchflussöffnung an die Mündung des Kühlkanals des Spindelabschnittes wird dabei über einen Reibscheibenanschluss hergestellt. Die Reibscheiben des Reibscheibenanschlusses sind aufgrund der dabei auftretenden starken Materialbeanspruchungen aus Hartmetall und/oder Graphit hergestellt.
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Diese Konstruktion ist zum einen nicht für hohe Drücke von beispielsweise 3.000 bar einsetzbar, und zum anderen ist der Verschleiß des Reibscheibenanschlusses ungünstig.
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Aus der
DE 10 2008 026 924 A1 ist auch eine Drehdurchführung einer Kühlflüssigkeitszuführung bekannt. Dabei wird eine Drehdurchführung vorgeschlagen, wobei in dem Gehäuse ein axial rotierend antreibbarer Spindelantrieb in einem Rotationslager gelagert ist, der von einem Kühlkanal durchsetzt ist und der an einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Innenende des Spindelabschnittes mündet. Dabei weist der Kühlmittelanschluss eine drehfest im Gehäuse angeordnete rohrförmige Verlängerung der Kühlflüssigkeitsdurchflussöffnung auf, die am Innenende des Spindelabschnittes axial in den Spindelabschnitt hineinragt, derart, dass von einem Abstand zwischen dem Spindelabschnitt und der Verlängerung ein eine Leckage ausbildender Dichtspalt ausgebildet ist.
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Nachteilig ist der relativ große Platzbedarf in axialer Richtung, was für bestimmte Anwendungen in der Fahrzeugtechnik bei minimalem Platzangebot ungünstig ist.
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Aus der
DE 202006012531 U1 ist eine Drehdurchführung für ein unter hohem Druck stehendes Fluid bekannt. Die Drehdurchführung ist dadurch charakterisiert, dass diese aus einem Dichtungsring und einem sich stirnseitig daran abstützenden Stützring besteht, wobei die aneinander liegenden Stirnseiten des Dichtungsringes und des Stützringes plan ausgebildet sind.
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Beim Anwendungsgebiet der Drehdurchführungen für Spritzbalken, Düsenlanzen oder Düsenköpfe wird das Arbeitsfluid bei Gebrauch von einem stationären Zulauf in die angetriebene Hohlwelle und danach in den Düsenkopf oder Ähnliches geführt, wobei im Übergangsbereich zwischen der Hohlwelle und dem Zulauf die Dichtungseinheit angeordnet ist.
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Im Stand der Technik sind Konzepte bekannt, wonach die Dichtungseinheit aus einem Dichtungsring und einem sich stirnseitig daran abstützenden Stützring besteht.
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Die aneinander liegenden Stirnseiten des Dichtungsringes und des Stützringes, der üblicherweise aus einem Buntmetall, vorzugsweise Bronze, besteht, während der Dichtungsring aus einem Kunststoff gebildet ist, sind konisch ausgebildet, wobei die Stirnseite des Stützringes als Innenkonus und die zugeordnete Stirnseite des Dichtringes als Außenkonus gestaltet sind.
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Diesem Konstruktionsprinzip haften diverse Nachteile an. Durch den hohen Innendruck kann es zur Aufweitung bei konischer Gestaltung des Stütz- und Dichtringes kommen.
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Weiterhin führt eine erhöhte Reibung zu Abrieb und unruhigem Lauf bis hin zum völligen Stillstand.
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Aus genannten Gründen ist die Standzeit der bekannten Drehdurchführungen relativ gering, so dass häufig teure Reparaturarbeiten erforderlich sind, zu denen kostensteigernd die Zeiten der Betriebsunterbrechung hinzukommen.
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Alles in allem stellen die bekannten Drehdurchführungen hinsichtlich eines wirtschaftlich optimierten Betriebes und des relativ hohen erforderlichen Bauraumes eine unbefriedigende Lösung dar.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Drehdurchführung so weiterzuentwickeln, dass ihre Standzeit und insbesondere der Raumbedarf in axialer Richtung mit konstruktiv geringem Aufwand verbessert und die Betriebskosten insgesamt gesenkt und die Handhabbarkeit vereinfacht werden.
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Die Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen gemäß Schutzanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Schutzansprüchen angegeben.
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Die Aufgabe der Erfindung wird insbesondere durch eine Drehdurchführung für ein Getriebe gelöst, wobei die Drehdurchführung eine durch das Getriebe hindurchgehende, drehbar gelagerte und arbeitsfluidführende Düsenhohlwelle und ein Drehgelenkgehäuse aufweist. Das Drehgelenkgehäuse ist auf einer Seite mit dem Gehäusedeckel des Getriebes fest verbunden und es nimmt die Düsenhohlwelle, welche drehbar gelagert ist, in dem Teil, der aus dem Getriebe endseitig herausragt, in sich auf. Das Drehgelenkgehäuse weist auf einer gegenüberliegenden Seite einen feststehenden Anschlussnippel mit einem Arbeitsfluideingang auf. Als Anschlussnippel wird allgemein ein kurzes Stück Rohr mit Gewinde zum Verbinden von Rohren bezeichnet. Der Anschlussnippel nimmt den endseitigen Dichtbereich der Düsenhohlwelle auf. Zwischen dem äußeren Umfang der Düsenhohlwelle und in deren Dichtbereich und dem inneren Umfang des Anschlussnippels ist eine Hochdruckdichtung angeordnet. Die Hochdruckdichtung ist zylinderförmig ausgestaltet und im Dichtbereich der Düsenhohlwelle platziert, der korrespondierend zum Anschlussnippel ausgebildet ist, so dass ein Arbeitsfluid vom Arbeitsfluideingang des Anschlussnippels kommend stirnseitig in die Düsenhohlwelle eintritt. Das Arbeitsfluid wird am Austritt durch die Hochdruckdichtung auf der Außenseite der rotierenden Düsenhohlwelle gehindert und strömt somit durch die Hohlwelle hindurch zum Arbeitsfluidausgang auf der anderen Seite der Düsenhohlwelle. Zwischen dem Anschlussnippel und dem Drehgelenkgehäuse ist in axialer Richtung zur formschlüssigen Aufnahme der Düsenhohlwelle in deren Aufnahmebereich zur axialen Aufnahme von Kräften eine Buchse angeordnet. Die Aufnahme der Kräfte wird über eine formschlüssige korrespondierende Gestaltung der Buchse und der Düsenhohlwelle im Aufnahmebereich realisiert. Ein Wellendichtring ist derart angeordnet, dass er zwischen der Düsenhohlwelle und der Buchse in radialer Richtung und zwischen der Buchse und dem Drehgelenkgehäuse in axialer Richtung wirkt.
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Der Anschlussnippel wird auch als Anschlusskappe oder Anschlussstutzen bezeichnet. Er ist feststehend und dient dem Anschluss für das Arbeitsfluid, welches über eine Rohrleitung oder einen Schlauch an den Anschlussnippel herangeführt wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind der Anschlussnippel, die Hochdruckdichtung, die Düsenhohlwelle, die Buchse sowie der Wellendichtring konzentrisch zueinander angeordnet und liegen in einer Flucht, wobei der Anschlussnippel, die Hochdruckdichtung und der Dichtbereich der Düsenhohlwelle mindestens teilweise überlappend ausgebildet sind.
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Vorteilhaft ist die Düsenhohlwelle im Dichtbereich zur Aufnahme des Anschlussnippels korrespondierend mit der Hochdruckdichtung verjüngt ausgebildet. Dabei ist der Dichtbereich der Düsenhohlwelle entsprechend zylindrisch korrespondierend zur zylindrischen Hochdruckdichtung ausgestaltet. Wiederum entsprechend ist der Anschlussnippel im Bereich der Hochdruckdichtung derart gestaltet, dass eine Pressung in radialer Richtung und somit eine Wirkung der Hochdruckdichtung in axialer Richtung gewährleistet ist.
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Bevorzugt schließt das Ende der Düsenhohlwelle mit dem Drehgelenkgehäuse ab, so dass die Düsenhohlwelle die axiale Erstreckung der Drehdurchführung minimierend begrenzt.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Düsenhohlwelle im Aufnahmebereich zur axialen Aufnahme von Kräften und die Buchse korrespondierend dazu konisch ausgeführt. Der Formschluss, wie bereits beschrieben und beansprucht, ergibt sich somit durch die beidseitig ergänzend konische Ausführung von Aufnahmebereich der Düsenhohlwelle und der Buchse. Die in der Drehdurchführung in axialer Richtung wirkenden Kräfte werden von der Buchse über den Aufnahmebereich der Düsenhohlwelle auf diese übertragen und umgekehrt.
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Bevorzugt ist der feststehende Anschlussnippel in das Drehgelenkgehäuse einschraubbar ausgebildet.
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Vorteilhaft ist dazu der Anschlussnippel mit einem zylindrischen Bereich als Sechskantschraubenkopf ausgestaltet, so dass der Anschlussnippel mittels eines Schraubenschlüssels beispielsweise in das Drehdurchführungsgehäuse einschraubbar ist. Über das Drehmoment kann der Anpressdruck auf die Buchse und den Wellendichtring eingestellt werden.
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Besonders bevorzugt ist die Buchse aus Messing ausgebildet, um gute Lauf- und Dichteigenschaften zu erzielen.
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Das Drehdurchführungsgehäuse ist mit dem Gehäusedeckel des Getriebes über Schraubverbindungen verbindbar ausgebildet und wird somit direkt am Getriebe fixiert.
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Vorteilhaft ist die Düsenhohlwelle über Kugellager drehbar im Gehäuse des Getriebes und im Drehgelenkgehäuse gelagert, wobei besonders bevorzugt die Düsenhohlwelle durch zwei beabstandete Lager gehaltert ist. Der Antrieb der Düsenhohlwelle im Getriebe wird beispielsweise über einen Zahnriemen realisiert, der zwischen den beabstandeten Lagern die Düsenhohlwelle antreibt.
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Die Düsenhohlwelle wird durch das Getriebe mit bis zu 2.500 Umdrehungen pro Minute angetrieben und ist entsprechend ausgebildet und ertüchtigt.
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Vorteilhaft ist weiterhin die Drehdurchführung für das Arbeitsfluid mit bis zu 3.000 bar Druck vom Arbeitsfluideingang des feststehenden Anschlussnippels über die drehende Düsenhohlwelle zum Arbeitsfluidausgang beaufschlagbar ausgebildet.
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Die Konzeption der Erfindung besteht darin, dass die Dichtung des Strömungspfades des Arbeitsfluids für Hochdruck von ca. 3.000 bar über eine zylindrische Hochdruckdichtung in einem endseitigen Dichtbereich der Düsenhohlwelle realisiert wird, welche nicht von axialen Kräften beansprucht ist. Die axialen Kräfte werden über einen feststehenden Anschlussnippel formschlüssig auf einen korrespondierend ausgebildeten Aufnahmebereich der Düsenhohlwelle übertragen.
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Das Drehgelenkgehäuse ist direkt auf dem Getriebe befestigt und nimmt das aus dem Getriebe herausstehende Ende der Düsenhohlwelle vollständig auf, wobei die Lagerung für die Rotation der Düsenhohlwelle und die Dichtung für den Strömungspfad des Arbeitsfluides sowie die Pressung über den Anschlussnippel und die Buchse innerhalb des Drehgelenkgehäuses angeordnet sind. Damit ergibt sich eine signifikante Reduzierung der Baulänge der Drehdurchführung, was mit diversen Vorteilen verbunden ist.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
- 1: Drehdurchführung mit Getriebe im Längsschnitt und
- 2: Düsenhohlwelle der Drehdurchführung im Längsschnitt
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In 1 ist eine Drehdurchführung mit Getriebe im Längsschnitt dargestellt. Das Getriebe ist der Übersichtlichkeit halber nur durch das Getriebegehäuse angedeutet, welches aus einem Gehäusedeckel 10, einem Gehäuseboden 12 und Gehäuseseiten 11 beidseits dargestellt ist. Die Gehäusebestandteile sind in der dargestellten Ausführungsform, wie zeichnerisch angedeutet, mittels Schraubverbindungen zusammengefügt. Auf der rechten Seite sind Ausnehmungen im Gehäusedeckel 10 dargestellt, welche der Aufnahme beispielsweise eines Hydraulikmotors dienen, welcher dann die Düsenhohlwelle 6 mittels Zahnriemen mit bis zu 2.500 Umdrehungen pro Minute antreibt. Die Drehdurchführung ist in die linke Seite des Getriebegehäuses integriert und besteht im Wesentlichen aus einer Düsenhohlwelle 6 sowie einem Drehgelenkgehäuse 3. Das Drehgelenkgehäuse 3 ist direkt mit dem Gehäusedeckel 10 des Getriebegehäuses mittels angedeuteter Schraubverbindungen fest verbunden und als zylindrische Form mit zentrischen Ausnehmungen für die Aufnahme der Düsenhohlwelle 6, der Buchse 4 mit dem Wellendichtring 5 und des Anschlussnippels 1 ausgeführt. Die Düsenhohlwelle 6 ist drehbar über Kugellager 7 im Getriebegehäuse gelagert. Die Lagerung der Düsenhohlwelle 6 im Getriebegehäuse wird einmal mit einer Lagerung im Gehäuseboden 12 mittels Kugellager 7 und Lagerdeckel 9 realisiert. Weiterhin ist von der genannten Lagerung im Gehäuseboden 12 beabstandet eine Lagerung der Düsenhohlwelle 6 im Gehäusedeckel 10, wiederum durch ein Kugellager 7, vorgesehen. Die Düsenhohlwelle 6 durchdringt das Getriebegehäuse und steht sowohl unterhalb des Gehäusebodens 12 als auch oberhalb des Gehäusedeckels 10 über. Der über den Gehäusedeckel 10 hinausragende Teil der Düsenwelle 6 wird vollständig vom Drehgelenkgehäuse 3 umschlossen und schließt am Ende der Düsenhohlwelle 6 mit dem Drehgelenkgehäuse 3 in axialer Richtung ab. Zur Verbesserung der Lagerung ist ein zusätzliches Kugellager 7 im Bereich des Drehgelenkgehäuses 3 angrenzend zum Kugellager 7 im Gehäusedeckel 10 des Getriebegehäuses angeordnet. Das Drehgelenkgehäuse 3 ist als zylindrisches Element ausgeführt und über auf einer Umfangslinie verteilten Schrauben in den Gehäusedeckel 10 eingeschraubt. Im oberen Bereich des Drehgelenkgehäuses 3 ist eine zylindrische Ausnehmung eingebracht, in welche der Anschlussnippel 1 eingeschraubt ist. Der Anschlussnippel 1 ist hohlzylindrisch ausgeführt und weist an seinem distalen Ende flanschartig einen Arbeitsfluideingang 13 auf, über welchen das Arbeitsfluid in die Drehdurchführung eintritt. Dabei kann der Anschluss für eine Schnellkupplung oder für einen Schraubanschluss vorteilhaft ausgebildet sein.
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Das Arbeitsfluid verlässt die Drehdurchführung nach Durchströmung des Anschlussnippels 1 und der Düsenhohlwelle 6 über den Arbeitsfluidausgang 14.
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Der Anschlussnippel 1 nimmt proximal das obere Ende der Düsenhohlwelle 6 in sich auf. In diesem Bereich der Aufnahme der Düsenhohlwelle 6 ist diese verjüngt ausgeführt. Dieser verjüngte Bereich der Düsenhohlwelle 6 wird als Dichtbereich 15 der Düsenhohlwelle 6 bezeichnet, da in diesem Bereich die Hochdruckdichtung 2 positioniert ist, welche den Zwischenraum in radialer Richtung zwischen der Düsenhohlwelle 6 und dem Anschlussnippel 1 ausfüllt. An den Dichtbereich 15 der Düsenhohlwelle 6 schließt sich der Aufnahmebereich 16 der Düsenhohlwelle 6 an. Dieser Aufnahmebereich 16 der Düsenhohlwelle 6 weitet sich konisch auf und dient der formschlüssigen Aufnahme der Buchse 4, welche bevorzugt aus Messing ausgebildet ist. Die Buchse 4 wird in axialer Richtung durch den Anschlussnippel 1 im Aufnahmebereich 16 der Düsenhohlwelle 6 gegen diese gepresst. Ein Wellendichtring 5 wird in axialer Richtung durch die Buchse 4 gepresst und dichtet in radialer Richtung die Düsenhohlwelle 6 ab.
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Im Zusammenhang mit der Abdichtung des Getriebes sind am Lagerdeckel 9 sowie am Gehäuseboden 12 und am Gehäusedeckel 10 jeweils Getriebedichtringe 8 angeordnet, welche einen Austritt von Getriebefett gegebenenfalls aus dem Getriebe an der rotierenden Düsenhohlwelle 6 verhindern sollen.
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In 2 ist eine Düsenhohlwelle 6 der Drehdurchführung im Längsschnitt vergrößert gezeigt. Dabei ist der Dichtbereich 15 als verjüngtes Ende der Düsenhohlwelle 6 dargestellt. Der Dichtbereich 15 geht über in den Aufnahmebereich 16, welcher im dargestellten Ausführungsbeispiel konisch ausgeführt ist und der Aufnahme von axialen Kräften durch die korrespondierend konisch ausgeführte und hier nicht dargestellte Buchse 4 dient. Die Düsenhohlwelle 6 wird in Lagerbereichen 17 durch beispielsweise Kugellager drehbar gelagert.
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Das Ende der Düsenhohlwelle 6 bildet der Arbeitsfluidausgang 14.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anschlussnippel
- 2
- Hochdruckdichtung
- 3
- Drehgelenkgehäuse
- 4
- Buchse
- 5
- Wellendichtring
- 6
- Düsenhohlwelle
- 7
- Kugellager
- 8
- Getriebedichtring
- 9
- Lagerdeckel
- 10
- Gehäusedeckel
- 11
- Gehäuseseite
- 12
- Gehäuseboden
- 13
- Arbeitsfluideingang
- 14
- Arbeitsfluidausgang
- 15
- Dichtbereich
- 16
- Aufnahmebereich
- 17
- Lagerbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0392838 A2 [0005]
- DE 102008026924 A1 [0007]
- DE 202006012531 U1 [0009]
