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Einrichtung zur Zuführung von Druckmittel aus
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einem ortsfesten in ein rotierendes Bauteil Die Erfindung bezieht
sich auf eine Einrichtung zur Zuführung von Druckmittel aus einem ortsfesten Bauteil
in ein in dieses eingreifende rotierende Bauteil, die einen Dichtspalt einschließen,
insbesondere zur Zuführung von Druckmittel in einen Hohlspannzylinder oder dgl.,
wobei eines der Bauteile im Bereich des Dichtspaltes zur Übertragung des Druckmediums
mit einer umlaufenden an eine Druckmittelzuführungsleitung sowie einen Verbraucher
angeschlossene Ringnut versehen ist.
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Eine Druckmittelzuführung dieser Art ist durch das DE-GM 79 17 739
bekannt. Zur Überleitung des Druckmediums aus dem ortsfest angeordneten Zuführungsring
in eine in diesen eingreifende Nabe ist in diese ein zu dem Verbraucher führender
Kanal eingearbeitet, der an einen in dem Zuführungsring vorgesehenen, umlaufenden
und mit der Druckmittelzuführungsleitung
verbundenen Ringkanal
angeschossen ist. Und an diesen Ringkanal schließt sich beidseitig ein somit zwischen
den relativ zueinander bewegten Bauteilen angeordneter Dichtspalt an, aus dem bei
einer Druckmittelzuführung Druckmedium austritt. Da beide Bauteile mit einem gewissen
Spiel ineinander zu lagern sind, um Wäririedehungen auszugleichen, ist die Menge
des abströmenden Mediums erheblich. Vor allem aber ist von Nachteil, daß, da sich
auch in dem Dichtspalt Druck aufbaut, die Spalthöhe in Abhängigkeit von dem Druckmitteldruck
vergrößert wird. Dadurch wird wiederum die Menge des aus dem Dichtspalt auströmenden
Druckmediums in einem erheblichen Maße vergrößert. Und um diese großen Leckverluste
auszugleichen, ist eine hohe Pumpleistung erforderlich, auch müssen die Querschnitte
der Zuführungs- und Rückführungsleitungen entsprechend groß dimensioniert werden.
Die bekannte Druckmittelzuführungseinrichtung erfordert somit bei einer Übertragung
eines Druckmediums hohen Druckes einen erheblichen Bau- und Betriebsaufwand, um
dies überhaupt bewerkstelligen zu können. Eine vielseitige Anwendbarkeit ist daher
nicht gegeben.
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Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, die Druckmittelzuführungseinrichtung
der vorgenannten Art so zu verbessern, daß der Dichtspalt zwischen den beiden relativ
zueinander bewegten Bauteilen auch bei einer Übertragung eines Druckmediums hohen
Druckes nicht vergrößert wird und die Leckmenge sich nicht in einer unzulässigen
Weise erhöht. Vielmehr soll erreicht werden, daß das durch den Dichtspalt abströmende
Druckmedium auch bei einem hohen Druck nahezu konstant bleibt, so daß eine exakte
Bemessung des Dichtspaltes, ausgehend von einer Mindestleckmenge, um die anfallende
Wärme abzuführen und um bei Inbetriebnahme der Druckmittelzuführungseinrichtung
diese sofort mit voller
Drehzahl anfahren zu können, möglich ist.
Außerdem soll der dazu erforderliche Bau- und Fertigungsaufwand äußerst gering gehalten
werden.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß in dem ortsfesten
Bauteil und/oder dem rotierenden Bauteil ein oder mehrere, die Ringnut in unmittelbarer
Nähe ganz oder teilweise außen und/oder innen umfassende druckdichte Druckkammern
eingearbeitet sind, die zur Erzeugung einer in Richtung des Dichtspaltes gerichteten
Kraft an die Druckmittel führende Leitung der Druckmittelzuführungseinrichtung oder
eine gesonderte Druckmittelquelle angeschlossen sind.
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Bei an die Druckmittel führende Leitung angeschlossenen Druckkammern
ist es angebracht, deren in Richtung der Ringnut beaufschlagte Fläche größer zu
bemessen als die beaufschlagte Gegenfläche der Ringnut, damit auf jeden Fall eine
Differenzkraft vorhanden ist, die in Richtung des Dichtspaltes wirkt.
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Zweckmäßigerweise wird das die Druckkammern aufweisende Bauteil aus
zwei ineinander angeordneten Ringteilen zusammengesetzt, die die Druckkammer einschließen,
wobei diese durch in die Ringteile eingesetzte Dichtungen abzudichten ist.
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Vorteilhaft ist es des weiteren, das den Dichtspalt begrenzende Ringteil
im Bereich der Druckkammern durch das Druckmittel elastisch verformbar, das dieses
aufnehmende Ringteil formstabil auszubilden.
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Werden bei einer Druckmittelzuführungseinrichtung der vorgenannten
Art im Bereich der Ringnut Druckkammern vorgesehen, die ebenfalls von Druckmittel
beaufschlagt sind, so ist es
möglich, eine in Richtung des Dichtspaltes
gerichtete Kraft zu erzeugen, durch die eines oder beide der diesen einschließenden
Bauteile geringfügig derart elastisch verformt werden, daß die Höhe des Dichtspaltes
auch bei hohen Druckmitteldrücken konstant gehalten werden kann und sich dieser
somit nicht vergrößert. Der in den Druckkammern aufgebaute Druck bewirkt nämlich
eine Kraft, die der Druckkraft in der Ringnut und dem Dichtspalt entgegengerichtet
ist. Selbstverständlich ist eine entsprechende Dimensionierung der Druckkammer im
Verhältnis zur Ringnut erforderlich, ebenso sind die einzelnen Bauteile derart auszubilden,
daß das den Dichtspalt begrenzende Teil elastisch verformbar, das dieses abstützende
Teil dagegen formstabil ist.
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Mit steigendem Druckmitteldruck wird somit auch die Gegenkraft erhöht,
so daß der Dichtspalt in seiner Höhe nahezu kontant bleibt oder auch geringfügig
verkleinert wird. Die Menge des abströmenden Druckmittels wird demnach trotz hohen
Druckmitteldruckes auch nicht größer, sondern bleibt vielmehr ebenso konstant. Und
dies wird erreicht, indem lediglich in die Bauteile die gemäß der Erfindung vorgesehenen
Druckkammern eingearbeitet werden. Der erforderliche Bauaufwand, um eine Druckmittelzurührungseinrichtung
zu schaffen, bei der, und zwar auch bei hohem Druckmitteldruck die Leckmenge konstant
gehalten werden kann, ist somit äußerst gering. Dabei ist es ferner von Vorteil,
daß die Druckkammern auch von einem andersartigen Druckmedium, z. B. Luft beaufschlagt
werden können, während über die Ringnut Drucköl übertragen wird.
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Weitere Einzelheiten der gemäß der Erfindung ausgebildeten Einrichtung
zur Zuführung von Druckmittel aus einem ortsfesten in ein rotierendes Bauteil sind
den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, die nachfolgend im einzelnen
erläutert sind, zu entnehmen. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine Druckmittelzuführungseinrichtung
mit in dem ortsfesten Bauteil vorgesehener Ringnut mit umgebender Druckkammer, Fig.
2 die Druckmittelzuführungseinrichtung nach Fig. 1 mit zwei gesonderten Druckkammern
und Fig. 3 eine Druckmittelzuführungseinrichtung mit in dem rotierenden Bauteil
angeordneter Druckkammer.
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Die Druckmittelzuführungseinrichtung 11 nach den Fig. 1 und 2 besteht
aus einem ortsfesten Bauteil 12 und einem in dieses eingreifenden rotierend#Bauteil
13, die einen Dichtspalt 14 einschließen und mittels Wälzlager 15 drehbar ineinander
gelagert sind. Zur Überleitung des Druckmediums aus dem ortsfesten Bauteil 12, das
aus zwei Ringen 21 und 22 zusammengesetzt ist, in das rotierende Bauteil 13, ist
in den inneren Ring 22 eine Ringnut 16 eingearbeitet, der das Druckmittel über Kanäle
17 und 17' zuströmt und die über einen, in dem rotierenden Bauteil 13 eingearbeiteten
Kanal 18 an einen Verbraucher angeschlossen ist.
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Bei einer Druckmittelübertragung strömt somit aus der Ringnut 16 über
den Dichtspalt 14 Druckmittel ab, und zwar in einem nicht unerheblichen Maße. Zum
Teil ist dies zwar erwünscht, um die hier anfallende Reibungswärme abzuführen, andererseits
soll die austretende Leckmenge jedoch gering gehalten werden. Durch den sich in
der Ringnut 16 aufbauenden Druck würde allerdings der Dichtspalt 14 aufgeweitet
werden, so daß auch die Leckmenge stark ansteigen würde. Und um dies mit Sicherheit
auszuschließen, ist in dem ortsfesten Bauteil 12 eine die Ringnut 16 umfassende
Druckkammer 23 vorgesehen, deren in Richtung des Dichtspaltes 14 gerichtete Fläche
größer bemessen ist als die Gegenfläche der Ringnut 16.
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Auf diese Weise wird in der Druckkammer 23, in die der Druckmittelkanal
17 mündet und die über den Kanal 17' mit der Ringnut 16 verbunden ist, durch den
sich aufbauenden Druck eine auf den inneren Ring 22 einwirkende Kraft erzeugt, die
bewirkt, daß dieser, da er dünnwandig ausgebildet ist, in Richtung des Dichspaltes
14 elastisch verformt wird. Der äußere Ring 21 bleibt dagegen formstabil und nimmt
die nach außen gerichteten Kräfte auf. der Dichtspalt 14 wird somit in Abhängigkeit
von der Druckhöhe des zugeführten Druckmediums verkleinert, so daß trotz erhöhten
Druckes die Menge des abströmenden Druckmediums konstant gehalten werden kann urdeine
Vergrößerung des Dichtspaltes 14 in seiner Höhe ausgeschlossen ist.
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Mittels zwischen den ortsfesten Ringen 21 und 22, die auch aufgeschrumpft
sein können, eingesetzter Dichtungen 24 ist die Druckkammer 23 druckdicht gestaltet.
Der innere Ring 22 wirkt somit gewissermaßen in Richtung des Dichtspaltes 14 als
Membran, um diesen konstant zu halten.
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Nach Fig. 2 sind zwei die Ringnut 16 umgebende Druckkammern 23' und
23'' vorgesehen, die über Kanäle 25 und 25' an eine gesonderte Druckmittelquelle
angeschlossen sind. In den Druckkammern 23' und 23 " kann somit unabhängig von einer
Druckmittelübertragung über die Ringnut 16 ein Druck aufgebaut werden, um den Dichtspalt
14 in seiner Höhe konstant zu halten bzw. zu verkleinern.
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Bei der Druckmittelzuführungseinrichtung 31 nach Fig. 3, die in gleicher
Weise wirksam ist wie die Ausgestaltung nach Fig. 1, ist die die Ringnut 36 umgebende
Druckkammer 43 in dem rotierenden Bauteil 33 angeordnet, das aus zwei Ringen 41
und 42 zusammengesetzt ist. Mittels Dichtungen 44 ist die
Druckkammer
43, die über einen Kanal 38' mit der Ringnut 36 und über einen Kanal 38 mit einem
Verbraucher verbunden ist, abgedichtet. Der von dem ortsfesten Bauteil 32 und dem
in diesem mittels Wälzlager 35 gelagerten rotierenden Bauteil 33 eingeschlossene
Dichtspalt 34 wird somit bei einer Druckmittelzuführung über den Kanal 37 mittels
der Ringnut 36 in den Kanal 38' ebenfalls verkleinert bzw. konstant gehalten, da
sich in der Druckkammer 43 ein Druck aufbaut.
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Und durch die in Richtung des Dichtspaltes 34 auf den Ring 42 einwirkende
Kraft wird dieser elastisch verformt, so daß in Abhängkeit von dem Druckmitteldruck
und somit auch bei einem hohen Druckmitteldruck die Leckmenge konstant bleibt.