DE2121049A1

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Publication number: DE2121049A1
Application number: DE19712121049
Authority: DE
Priority date: 1971-04-29
Filing date: 1971-04-29
Publication date: 1972-11-02
Also published as: FR2134596A3; IT953808B; FR2134596B3

Description

ReinhQld Leidenfrost, 8501 Peucht, Schwabacher citraße 28

Einrichtung zur übertragung eines unter Druck atehenden flüssigen oder gasförmigen I.ediums von einem feststehenden auf ein rotierendes Teil

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur ..bertragung eines unter Druck stehenden flüssigen oder gasförmigen Kediums von einem feststehenden auf ein rotierendes Teil.

In der modernen Technik steigt der Bedarf an derartigen Einrichtungen ständig, wobei gleichzeitig die Drehzahlen der rotierenden Teile sowie auch die zu übertragenden Drücke fortwährend ansteigen.

Die bisher bekannt gewordenen Einrichtungen zur übertragung von unter Druck stehenden I.edien von einem feststehenden auf ein rotierendes Teil lassen sich grundsätzlich in zwei Kategorien unterteilen. Id einen ITalle hat man zur Abdichtung des Zwischenraumes zwischen den beiden Teilen gleitende Dichtungen verwendet. Irr: wesentlichen hat man dabei einerseits elastische Tippendichtungen und andrerseits sogenannte ü-leitrin^dichtungen angewandt.

Die elastischen Lippe.!dichtungen sind einerseits wegen irirer

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weiten Verbreitung sehr preiswert. Andrerseits sind sie jedoch nicht geeignet, gegen höhere Drücke abzudichten oder auch bei höheren .Drehzahlen verwendet zu werden. In beiden Fällen steigt der Verschleiß der dichtung sehr stark an und ea muß Kit ihrem frühzeitigen Ausfall gerechnet v/erden.

Im Gegensatz zu diesen Lippendichtungen sind Gleitringdichtungen in ihrem Aufbau verhältnismäßig aufwendig und damit teuer. Sie sind zwar besser als Lippendichtungen zur Abdichtung gegen hohe Drücke und auch bei hohen Drehzahlen geeignet. Jedoch steigt in diesen Fällen ebenso wie bei den Lippendichtungen der Verschleiß stark an. In beiden Pollen kommt eine unerwünschte Erwärmung an den Gleitflächen hinzu.

Bei der zweiten I-.ategorie der bekannten derartigen Einrichtungen hat man gleitende Abdichtungen vermieden und ist zu iJpaltdichtungen übergegangen. JJiese ..inrichtu-igen bestehen im wesentlichen aus zwei konzentrisch mit sehr engem Spiel ineinander angeordneten hohlzylindrischen Teilen, die zur übertragung des Druckmediums rr.it radialen Bohrungen versehen sind, vie Abdichtung zwischen den beiden Teilen erfolgt durch den engen üpalt, der zwischen ihnen vorhanden ist. Zur gleichmäßigen Aufrechterhaltung dieses Lichtspaltes über den ganzen Umfang ist es erforderlich, dai die beiden Teile sehr genau konzentrisch zueinander gelagert sind. Zu diesem Zweck wendet nan üblicherweise an beiden ^nden der Teile . älzlager an.

Gegenüber den oben zuerst beschriebenen Einrichtungen haben diese den Vorteil, daß gleitende reibung vermieden wird. Damit sind diese einrichtungen keiner.! mechanischen Verschleiß unterworfen und damit für höhere .Drehzahlen und höhere drücke besser geeignet. In der Iraxis stellt aich jedoch auch bei diesem einrichtungen ein ..'achteil ein, der ihre i'unktionsfähigkeit und Anwendbarkeit stark einschränkt, uies rührt von der bekannten Tatsache her, da.'-' bei zwei ineinander angeordneten und gegeneinander rotierenden Teilen in der Praxis die auftretende i^'r-

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wärmung dazu fünrt, da,s die temperatur des inneren l'eiles, z.i>. der Welle stäricer ansteigt ale die des äuüeren, z.jj. die welle umgebenden Gehäuses, jjels rührt u.a. daher, dab die närraeabfuhr an den äußeren Oehäuaeteil besser als an der «eile ist.

den bekannten, liier zu betracntenden einrichtungen führt dies dazu, dab das innere feil, z.ii. also die welle, im betrieb einer erneblicn stärkeren ^jurchme a ^ er vergrößerung aufgrund der Temperaturerhöhung unterliegt, als das es umgebende feil, j-iese Tatsache wirkt sich umso stärker aus, je größere ^urcniaesoer die i'eile aufweisen, oiei bestimmten Dimensionen kann dies dazu führen, ua^ durcn aie ^urcnmesservergröüerung des inneren feiles der xdchtspalt zwischen den beiden Teilen völlig überbrückt wird, sodab es zu einem gegenseitigen Anliegen und damit zum .^lackieren der einrichtung kommen kann, ^abei ist zu berücicsichtigen, daü es niemals zu erreichen ist, dau beide feile tatsäcnlicn exakt konzentrisch zueinander gelagert yiud. uewisse Exzentrizitäten z.ü» aucn in den wälz lage rung en sind unvermeidlich. .<enn nan also bei diesen Einrichtungen aie uefahr dea ülockierens vex^hinaern will, dann erforuez't dies, daj man aen jjichtujjalt voi. vorniierein entsprecnend ^rö^ei* aasle^en auw . ^ies fünrt jedocn im kalten Zustana zu erheblichen üecxcöl- una ^ruckverlusten, was verständlicherweise ebenfalls unerwünscht ist.

uer i-rfindung liegt aie iaifgabc zugrunde, mit geringstem tocnnicchen Aufwand eine ^iiiricntung üer besci^rieDenen iirt zu schaffen, bei der unter Verwendung berüiirun^slosex· ivichtungen erreicht wird, da.; sicu die ^-ichtspalte während des Betriebes, also auch bei erheblichen femperaturänderungen praktisch nicht verändern.

uuinä« der Erfindung wird dies durci^ zwei sie. Konzentrisch umgebende ±eile erreicnt, die beide rauiale bohrungen für die Zu- bzw. Ableitung aes zu. üb^rtrcigendeii Hediums aufweisen,

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und von denen das eine das andere stirneeitig so umgreift, dai.) sich beiderseits je ein rechtwinklig zur Acnse verlaufender j^ichtspalt ergibt, sowie dais an beiden Stirnseiten zwischen den beiden feilen axialwälzlager zur konstanthaltung uer ~'icat spaltbreiten vorgesehen sind.

Im uegensatz zu der zuletzt beschriebenen Ausführung, bei der der -Dichtopalt als konzentriscu zur Achse verlaufender üohlzylinder ausgebildet ist, verlaufen bei dieser erfindungsgemäßen üusführung zwei i-ichtspalte parallel und mit abstand zueinander rechtwinklig zur Achse. Jm zu erreichen, daß diese Ldchtspalte unter allen üetriebsbedingungen ihre breite beibehalten, sind die die x-ichtspalte begrenzenden feile durch Axialwälzlager gegeneinander abgestützt, uie L*ichtspaltbreite ist also von vornherein durc^ den -uurchmeaser der Axialwälzkörper exakt definiert und damit auch wänre.udddes oictriebes durch äußere Einflüsse nicht veränderbar, ^arci^aesserveränderung^fen durch ,iärmeeinflüsse können üuf diese keinen ^influw nuben und λ urne fjsun_o a änderungen in der Achse der Einrichtung werden sicn sbets we^en der sehr geringen .abmessungen in unbedeutenden urouenordnungen bewegen, iiinzu Kommt aber, da^ selbst diese unbedeutenden Größenänderungen sich nicht direkt'auf die .uicht spalt brei ten auswirken können, weil diese - wie oben bereits gesagt - ciarcn die wälzkörperdurchmesser der angewandten Axialwälzlager festgelegt sind, üolche Abiaessungsänderungen werden sicii desxiaib größtenteils in einer elastischen iieformation der verwendeüen xiauteile auswirken.

i,ine Konstruktiv sehr einfache und insbesondere auch fex'tigungsmäbig senr gut zu beherrschende Ausfuhr ng der Erfindung ergibt sich dadurch, daß das eine i'eil durch eine honlzylindrische bcheibe mit radialen uoarungen gebildet ist, und daij das ,andere i'eil aus einer ebenfalls hohlzylindriscnen scheibe mit radialen Bohrungen besteht, die um die doppelte üreite eines jjichtSpaltes breiter ist als die erste Dcneibe und ^egen deren

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otirnaeiteu kreisrinofornige ocheiben angelegt sind, die die' Stirnflächen der schmäleren ixohl zylindrischen ocneibe zur iiildun^ von ^ioiit spalt en teilweise übergreift unu daii .axialwälzlager vorgesehen sind, deren .«tllzkorper einerseits an den ^tirniläcnei. der scnuJleren nohlzylindrischen _cheibe unü anarerseits an uai:u ijarallelei^ j.lachen abrollen, aie einen festen /-.betana za den uie jjichtujjalte begrenzenden der kreisriiigfürmijjen ocneiben uui'v/cisen.

besonders einfache und auc^ faßlich leicnt zu bexierrac^ende Ausbildung der zweiten Anlauffläche für die Axialwälzkörper ergibt sicii dadurch, daii· von au^en ^e ti en die kreitsrin^förraiüen scheiben v/eitere scheiben angelegt sind, die über die ersteren radial überstehen und damit ^aufbahnei'i für die wälzkörper bilden. jJie Breite des x/ichtapaltes ist bei dieser Ausführung in einfachster ..eibe uefiniert durch uie Differenz von «älzkürperdurcnmesüer ;ainus breite der Kreisrin^fürmi^en scheibe, die ge^en die eine noulzylindrische oceibe an^ele^t ist. iseide naße exakt eiuzunalten ist für die i^oüerne l'ertigungatechniic kein i-roblera.

Ju eine erüünte ^ichtwirkun,^ an den xiichtspalten zu erzielen, kann in weiterer ^usbildun^ der ^rfindun_o wenigstens eine aer den uichtspalt begrenzenden i'läcnen profiliert ausgebildet sein.

Zweckmäßig ist es, uie breitere honlzylindriscne scheibe und die beiderseits aavon angeordneten kreisrin_oförr.düen scheiben durcii schrauben od.dgl. zu einer Baueinheit zu verspannen, jjiese jjaueinheit, die ja aucn uie dax-in enthaltenen weiteren x'eile, ixätilich aie schmülere hohlzyiindrische wCueibe, sowie die beiden ^xialwäizla^er mit umfaßt, bilaet somit eine Ia^Crunu. versaiidfäniije ^inneit, die ..einerlei lose x'eile enthält.

in vielen i'ällen ist es in der xraxis erforderlich, einem rotierenden i'eil mehrere, voneinander getrennte ^ruckneaien

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zuzuführen« ^u diesem Zweck ist es bei Verwendung der erfindungsgemäßen ^.inricntung in einfacher weise möglich, zwei oder mehrere solcher einrichtungen unmittelbar aneinander anliegend anzuordnen and durcu gemeinsame mittel zu einer .uiniieit zu verspannen, .jaüurch, dal- die einzelne ^inricütung in axialer Richtung sehr kurz baut, ergeben sicn aucu bei solchen üehrfach-i.inriciitune,en sehr iurae .uaulängen.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeisijxele der Erfindung dargestellt und näner beschrieben. ^s zeilen jeweils in schnitt

die i-ig. 1,-2 una 3 unterschioulicüe ^usfiiiirun^en einer erfindangsgeiaä^en ...inricutung und

die l'ig. 4 eine gei-iL.. der Erfindung ausgebildete ^ehrfacn-

bescehend aus zwei

In rig. 1 ist die .-eile 1 dargestellt, aie Kittels eines iuigellagers 2 in aeu ü-cuäuse '~j ^ela^eri; ist. i-as ueha.se j) v;eist eine radial ^ericütete jjohrun^ 4 auf, dui-cn die ein ^ruckmediuni zu^efüxirt werden kann, das in eine iionrun^ b in aer Welle 1 übertragen v/erden soll, au diesem 2r.;ecjt ist in eine Bohrung des Gehäuses j5 im bereich der joiiTun^ 4 eine üonlzylindrische scheibe 6 druckdicht oin^esetst, die ihrerseits eine radial gerichtete bohrung 7 aufweist, radial innerhalb dieses i'eiles 6 und init Abstand davon ist auf der »»eile 1 eine hohlzylindrische Jckeibe 8 angeordnet, die ebenfalls eine radial gericntete bohrung 9 aufweist. i>ie lionrun^ 7 dea Teiles 6 ist fluchtend mit der isoij?ung 4 im Gehäuse 3 ausgiex'iehtet, wäürend die .bohrung 9 des i'eiles b in eine ^uerbohrung zu der -uoarung 5 in der Welle 1 führt. Jie hohlzylindrische Scheibe b ist gegenüber dem i'eil 6 um einen aolchen iietrag breiter ausgeführt, der der Abmessung von zwei Kichtspalten entspricht,, o^iese ^ichtspalte werden dadurch gebildet, daß ^egen die otirnseiten des ieiles Q beiderseits kreisringi'öriaige Scheiben 1u angelegt sind, die die Stirnflächen des seiles 6 teilweise übergreifen und dabei die jjichtspalte 11 bilden, .»is niernin

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wäre die gesagte ^inrientung noch nici*t einwandfrei funktionsfähig, v/eil es nocn möglich wäre, dai.; sicix die uohlzylindrische JcneibG 6 einerseits und die ocheiben 1υ andrerseits in axialer lviclitung gegeneinander versetzeii, v/odurcii die gleichbleibende Breite der üichtspalte 11 nicut gewaixrleiatet wäre, .uieoe wird genial der ...,rXindung dadurch konstant gehalten, daß zu beiden reiten des ieiles 6 iocialwälzlager vorgesehen sind, im dargestellten ialle handelt es sick dabei um die Kugeln 12, die in entsprechenden Käfigen untergebracht sind, niese ivugeln rollen einerseits an den Stirnflächen der hohlzylindrischen ocheibe 6 ab. .aidrerseitu sind von auijexi ^e^en die »jcnei ben 1ü v;eitere ocheiben 1p und 14 angelegt, die die anderen Laufbahnen für die ^.ujeln 12 bilden. Lamit die ganze baueinheit in sicn ütabil wird, sina die i'eile ü, 1υ, 13 und 14 axial gegeneinander vercpannt. In dargestellten ueiöpiei erfolgt dies durch eine ..utter 15, o.ic iioer daa Kugellager 2 aie vor^enünnten i'eile ge£,en eine ..c-.ulter aer «eile 1 andrückt.

.uie in ii_t,· 2 dargestellte einrichtung unterscheidet sich von der nacn χ ig. 1 zunücnst im wesentlichen dadurch, daß bei aen einzelnen Bauteilen innen und außen vertauscht ist. ^uch nier ist eine welle 1 mittels eines üu^ella^ers 2 gelagert. jJie !^»,erun^; erfolgt aber nicht in einem gesonderten U-enäuse, sondern vielmehr in einer; i'eil 16, das bereits i'eil der ^inricntung selbst ist. ^ieoes x'eil 16 ist mit einem weiteren x'eil 17 durch Lchrauben 1b verspannt, im inneren sind diese i'eile 16 und 17 derart identisch profiliert, daß sie einerseits .ui cats pal te begrenzende ^läciien 18 und andrerseits .Laufbahnen 19 für aie sollen 2G der Axialwälzlager bilden, x/ie Licntflächen 1b wirken zusammen mit der KireisringförKiigen ucneibe 21, die auf der v.eile 1 druckdicht befestigt ist und die üDer die radial gerichtete bohrung 22 das zu übertragende .uedium in die .bohrung 5 der .«eile 1 überführt.

i»ie in l-ig. 3 aargestellte einrichtung untersciieiaet sich von der v.ellenseite ner nicht von der naci* χ-ig. 2. ^as äußere, die

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hoülzylindrifiche scheibe 21 zur jiildung von jA entspalten umgebende ieil ist jeuocii liier andersartig; ausgebildet, ^s besteht aus deu kreisrin^fornigeii -ceil 23» das eine radiale Borirunj 24 besitzt und in dessen uokruu^ die ocheiben2ij eingesetzt sind, die zusammen mit den otirnfläcnen der iiu hl zylindrischen scheibe 21 die .uichtspalte begrenzen, otirnseitig liefen gegen das .Jeil 23 die ücneiben 26 und 27 an, die die Laufbahnen für die .Rollen 20 bilden, .uas i'eil 27 ist dabei gleichzeitig so ausgebildet, daL es das kugellager 2 für die Lagerung der Welle 1 aufnehmen kann.

in ü'ig. 4 sciilie.lich ist eine uehrfach-Ziinrichtun^, bestehend aus zwei unmittelbar nebeneinander angeordneten einrichtungen dargestellt, die sicii in ihrem aufbau nicht grundsätzlich von den bereits beschriebenen unterscheiden, uurch dietie einrichtung wird es möglich, durch getrennte j^o^riin^en 2o und 23 zutiöfünrte iirucknedien in die uellenbohrun^en j>U und 51 zu. üDeriüiiren.

in allen fällen isu ^elbstverstaixdiich dafür zu sorgen, daii die i'eile der „inrichtun^, die eixierseita in der uehauseboiirun^ αηα s-ndrer-soite ειαι eier .,eile aufsitzen, dort einen druckdichten Abschlau finden., öoferu dieser ^bschlui-i nicxit uurcn einfachen xreLsitz erreiche v/erdea kann, "..ie e. in deii dar^östellten Ausfüia'ungßbeispielen unterstellt wurde, isu es erforderlich, in bekannter i.eise zucätzlicne Abdichtangen, z,n, ü-ilin^e vorzusehen.

«ie die vorsteuende j/esci-rGibuii^ leicht exi-cuien iäk't, ermöglicht es die erfindun_oö_t:emäi.e einrichtung, a.icutspaltbreiten einzuhalten, die so gering oind, dau nan ίΛα. iLimer noch im üereicu der hyaraulisclien urunzccnicnt bewegt, Dei der ".ie neibui-t zwisctien ilüssi^i.eit; bzw. C-as einerseits u^a uer Wandung anarerseits so hocx. ist, daw der .uurcnflu« äußerst _oering • bleibt, i-ie bei opaltaiciitun^en unveririeialicuen lassen sicü somit hier in engsten >«renzen naiten.

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Ihrer './esen gemäß kann die Erfindung nicht nur dort angewandt werden, wo ein unter Druck stehendes Medium von einem feststehenden auf ein rotierendes Teil übertragen werden soll. Die Erfindung setzt also eine gegenseitige Jrehbeweßung nicht voraus. Sie funktioniert vielmehr ebenso, wenn beide Teile feststehen, oder auch wenn beide ieile derart mit unterschiedlicher .Drehzahl rotieren, daß zwischen ihnen eine iielativdrehun£ stattfindet.

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Claims

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Ansprüche

zur übertragung eines unter xirucic st eilenden ilüssigen oder ^asiormigen rleuiums von einem feststehenden aui ein rotierendes x'eil, gcKennzeicnnet durch zwei sich konzentrisch umgebende xeile, aie raaiale ^onrun^en für die Zu- bzv/. Ableitung des zu ubei'traüenaen aediuins auiweieen und von denen aas eine das andere stirnseitig so umgreift, aau sich beiderseits je ein rechtwinklig zur Aciise verlaufender uichtspalt ergibt, sowie daß an beiden Stirnseiten zwischen den beiden feilen Axialwälzlager zur ^onstanrnaltung der -uicnt spaltbreit en vorgesehen sind.
2. i^inrientUIi^, nach Ansprucn 1, dadurcn ^eicennzeicünet, das eine x'eil durch eine hohlzylmdrische scheibe mit rauialen iioiirungen ^ebildet ist una üas anaere xeil aus tiner ebenfalls hohlsyxindrischen üCi.eibe mit radialen bestehe, aie um axe aop^elte i>reitt; eines xviciifcs breiter ißC als die erste ^ci.eibe uüu ^e^ei^ aeren otix-nseiten kreisrin^fbriai^e üciieioen c-ngele^t sxnu, axe axe ^tirnflücuen der scruakleren honizyxindrischen ^cneibe zur uildun^ von Mchtcpalten teilweise üoer^reixen, und da^ ivxialwälzla^er vorgesenen sind, deren »<älzK;örper exnerseits an den Stirnflächen der schmäleren üonlzyxindriscnen ücneioc una andrerseits an dazu parallelen j;lachen abrollen, die einen festen Abstand zu den die jjichtspalte be^renzenueu xläcnen der kreisen ücheibcn aufweisen.
3. ^-inricntung nacn Anspruch 2, .aauurcu ^ekermzeicnnet, aai3 von auuen ^e^en aie icreisriu^iörüii^en scheiben weitere Scheiben ungelegt sind, die über aie ersteren radial überstehen und damit i>auxüaiUien für axe ..axzicurper bilden.
4. j^iiirichtung nach Anspruch 2 uder j_t aaaurcu daß das breitere uohxzylindrische xeil unü aie· bexdersexts davon angeordneten ^Cüciben durcü ^ciirauben od.d^l. zu einer

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jjaueiuiieit verspannt sind.
5. .^inricntung nacii exnen uer vorhergehenden üns^ruclie, dadurcn gekennzeicixiiet, dab wenigstens eine der den .uiehtüpalt beüi'fcjiiieriuen iiäcuen zur o-rnüx.un^ der ^icütwiriuun^ profiliert ist.
6. einrichtung iiL.ch einen uer vor-uer^ehenduri Aaüpriicüe, dadurch

ij avei oder mehrere üolcner i^inrichtun_oen

uniuit toi Dar aneinanuer aniiG₀ond an^eorunet und aurcu _oeiaeiiiüame mittel üu einer -intieit verspannt sind.

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