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Einrichtung zur Überleitung eines Druckmediums
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Überleitung eines
Druckmediums von einem stationären, an den Druckerzeuger angeschlossenen Teil auf
ein rotierendes, an den Druckempfänger angeschlossenes Teil. Derartige Einrichtungen
finden Anwendung beispielsweise in hydraulisch gesteuerten Maschinen oder Aggregaten,
wo hohe Drückeund/oder hohe Drehzahlen erforderlich sind.
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Bei Einrichtungen dieser Gattung ist es sehr schwierig, die an den
Rotationsflächen zwischen den Teilen austretenden Leckmengen aus dem Druckmedium
auf einer tragbaren unteren Grenze zu halten, weil man infolge der aus unvermeidlichen
Herstellungstoleranzen und/oder Lagerungsungenauigkeiten herrührenden Rundlauf-Abweichungen
zwischen Stator und Rotor kein enges, die Leckmengen minderndes Passungsspiel an
den Teilen vorsehen kann. Es werden deshalb bei bekannten Einrichtungen dieser Art
verwickelte Maßnahmen verwendet, z.B. komplizierte Dichtungsringe oder Labyrinth-Kanäle,
um die Leckmengen des Druckmediums auf ein tragbares Maß zu bringen. Derartige Maßnahmen
sind jedoch nicht nur in Herstellung und Montage teuer, sondern auch in der Wartung
sehr empfindlich und außerdem von nur begrenzter Lebensdauer.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile der bekannten
Einrichtungen zu beseitigen und eine nur geringste Leckmengen zulassende sowie in
jeder Hinsicht wirtschaftliche Einrichtung zur Drucküberleitung zu schaffen. Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den Teilen ein rundförmiges,
mit mindestens einem Überleitungskanal ausgerüstetes Verteilerelemenin
der
Weise eingeschaltet ist, daß es mit minimalem Passungsspiel auf einer Lauffläche
des einen Teiles angeordnet ist, währenc es mit einer Umgebungsfläche des anderen
Teiles einen größeren Spielraum bildet, und daß jeder Druck-Überleitungskanal des
Verteilerelementes von zwei Dichtungsringen begrenzt ist, deren jeder in einer Halterille
des Verteilerelementes sitzt und mit seinem Umfang an der Umgebungsfläche des anderen
Teiles dichtend aufliegt.
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Nach einem anderen Erfindungsmerkmal ist es zweckdienlich, das Verteilerelement
mit demjenigen Teil bewegungsmäßig zu kuppeln, an dessen Umgebungsfläche die Dichtungsringe
abdichtend aufliegen.
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Bei Einrichtungen, in welchen der stationäre Teil als Anschlußflansch
und der rotierende Teil als Wellenstummel gestaltet sind, wobei Wellenstummel in
eine Sackbohrung des Anschlußflansches hineinragt, ist es von besonderem Vorteil,
eine Ausführungsform der Erfindung anzuwenden, bei welcher das Verteilerelement
als eine zylindrische Hülse ausgebildet ist, die mit ihrer Innenfläche am Umfang
des Wellenstummels bei minimalem Passungsspiel angeordnet ist und an ihrer Außenfläche
in Halteringen die Dichtungsringe trägt, die den Spielraum zwischen Hülse und Sackbohrung
begrenzen.
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Bei Bauarten mit zylindrischem Dorn als stationäres Teil und Welle
mit axialer Aufnahmebohrung als rotierendes Teil ist eine Ausführungsform der Erfindung
sehr vorteilhaft, bei der das Verteilerelement als eine zylindrische Hülse ausgebildet
ist, die mit ihrer Innenfläche auf dem Umfang des in die Aufnahmebohrung eingreifenden
Dornes mit minimalem Passungsspiel angeordnet ist und an ihrer Außenfläche die Dichtungsringe
in Halterillen trägt, die den
Spielraum zwischen Hülse und Bohrung
begrenzen.
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Man kann dabei in beliebiger Ausführungsform der Erfindung jeden zum
Druckerzeuger führenden Leitungsanschluß am stationären Teil den gegebenen Betriebsbedingungen
entsprechend radial oder axial anbringen.
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Als Dichtungsring wird in bevorzugter Weise ein Ring mit rundem Querschnitt
und aus Material guter Dichtungs-und Elastizitäts-Eigenschaften verwendet.
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In der nachstehenden Beschreibung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein erstets Ausführungsbeispiel
mit einer Verteiler-Hülse, die am Umfang des rotierenden Wellenstummels angeordnet
ist, und Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einer in Aufnahmebohrung des
Wellenstummels angeordneten Verteiler-Hülse.
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Gemäß Fig.1 ist ein als Stator fungierender Anschlußflansch 10 mit
am Umfang verteilten, radial verlaufenden Gewindelöchern 10a,10b,10c ausgerüstet,
in welche die nicht dargestellten Anschlußnippel für Leitungen festgeschraubt sind,
die zum jeweils zugeordneten Druckerzeuger führen, z.B. einer Druckpumpe. In eine
Sackbohrung lOs des Anschlußflansches 10 greift ein Wellenstummel 12t einer rotierenden
Welle 12 ein, der drei axial verlaufende Bohrungen 12a,12b,12c auf* weist, von denen
jede zu einem zugeordneten Druckempfänger führt, Als Druckempfänger kann an großen
Maschinen oder Aggregaten bekannter Art ein zur Steuerung eines bestimmten Arbeitsvorganges
dienender Druckzylinder vorgesehen sein. Es können darstellungsgemäß drei Druckempfänger
jeweils mit gleichem Druckmedium, beispielsweise Drucköl, zugleich versorgt werden.
Falls jedoch für
bestimmte Steuervorgänge verschiedenartige Medien
erforderlich sinc (z.B.Drucköl und Druckgas), so können sie mittels des Verteilers
ebenfalls zugleich überleitet werden, wobei natürlich nur ein Anschluß jeweils zum
Überleiten eines Mediums dient.
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Die Überleitung des Druckmediums vom Stator 10 auf Rotor 12 erfolgt
mit Hilfe einer Verteiler-Hülse 14. Sie sitzt bei minimalem Passungsspiel am der
Umfangsfläche 12f des Wellenstummels-12* und weist am Umfang mehrere Halterillen
14d,14e,14f,14g auf. In jeder von diesen Rillen sitzt ein Dichtungsring 16, der
gegebenenfalls mit einem seitlichen Stützring 18 in seiner Rille abgestützt ist.
Die Hülse 14 ist mit Hilfe eines in ein Sackloch 14s eingreifenden Sicherungsstiftes
20 gegen Drehbewegung im Anschlußflasch 1C gesichert und besitzt drei radiale Überleitungsbohrungen
14a,14b,14 deren jede einem Anschlußgewinde 10a,10b,10c zugeordnet ist. Jede der
Überleitungsbohrungen führt zu einer Umfangsrille 12aa,12bbX12c des Wellenstummels
12t und stellt somit die Leitungsverbindung zu den Druckbohrungen 12a,12b,12c her.
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Ein Dichtungsring 22 ist mittels eines Sprengringes 24 zwischen den
Teilen 10und 12 gehalten, um den Austritt von Leckmengen aus der Überleitungseinrichtung
zu verhindern. Ein Anschlußgewinde 1 box ist für einen die nicht dargestellte Leckrückführleitung
aufnehmenden Nippel vorgesehen.
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Die Drehbewegungen der Welle 12 und ihres Stummels 12t erfolgen nicht
rundgenau, d.h. nicht frei vaiseitlichen Abweichungen zur Rotations-bzw . Wellenachse.
Die unvermeidlichen Herstellungstoleranzen und/oder Lagerungsungenauigkeiten der
Welle 12 führen nämlich zu Rundlauf-Abweichungen, die -obwohl geringfügig- doch
spürbar große radiale Vibrationen des Wellenstummels 12t zur Achse verursachen.
Damit
infolge dieser Vibrationen die Uberleitung des Druckmediums nicht mit starken Leckverlusten
einhergeht, ist erfindungsgemäß zwischen dem Umfang der Hülse 14 und der Innenbohrung
lOs des Anschlußflansches 10 ein größerer Spielraum vorgesehen, der zwar in der
Zeichnung aus Anschauungsgründen groß dargestellt ist, tatsächlich jedoch in seiner
lichten Weite beispielsweise nur 0,2 bis 0,4 mm beträgt. Die nicht rotierende Hülse
14 ist auf der rotierenden Welle 12 dagegen mit minimalem Passungsspiel angeordnet,
das in seiner lichten Weite z.B. 0,01 bis 0,02 mm beträgt. Die im Querschnitt rundförmigen
Dich t ngsringe 16 (sog. 0-Ringe) sind mit einem derart großen Außendurchmesser
gewählt, daß sie an der zylindrischen Wandung der Innenbohrung 10s dicht aufliegen
und hierbei es bei eigener elastischer Zusammendrückung noch der nichtrotierenden
Hülse 14 erlauben, die Vibrationen des rotierenden Wellenstummel 12t radial mitzumachen.
Die erforderliche gegenseitige Abdichtung der drei Druckleitungsverbindungen ist
dadurch bei nur minimalen Leckverlusten sichergestellt.
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Die Dichtungsringe sind aus ausreichend elastischem Material, z.B.
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Gummi hergestellt, sodaß sie die aus den Vibrationen der Welle 12,
12t bzw. der Hülse 14 herrührenden eigenen Querschnitts-Verformunger über sehr lange
Betriebsdauer ohne spürbaren Verlaust an Dichtungseigenschaft ertragen. Die Werkstoffe
für die Welle 12 und die Hülse 14 sind außerdem derart gewählt, daß sie gute Laufeigenschaften
während der Relativbewegungen von Welle und Hülse ergeben.
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In Fig.2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Hülse
14 mit ihren Überleitungskanälen und Dichtungsringen ist hier in gleicher Weise
wie vorher ausgeführt. Die Hülse 14 sitzt bei dieser Bauart bei minimalem Passungsspiel
an der Umfangsfläche
110f eines Dornes 110d des stationären Anschlußteiles
110 und greift in eine sackförmige Aufnahmebohrung 112dar rotierenden Welle 112
ein. Die Anschlußgewinde 110a,110b,110c im Stator führen zum Druckerzeuger, während
die axialen Bohrungen 112a,112b,112c der Welle 112 wiederum zum Druckempfänger führen.
Die Uberleitungsrillen 110aa,110bb,110cc am Umfang des Dornes 110d sowie die Überleitungsrillen
112aa,112bb,112cc in der Sackbohrung 112s der Welle 112 stellen die Leitungsverbindung
zwischen Stator 110 und Hülse 14 einerseits sowie Hülse 14 und Rotor 112 andererseits
her. Die Hülse 14 ist hier über den Stift 20 mit der Welle 112 gekuppelt. Die Leckmenge
wird über Anschluß 110x abgeführt und ein Dichtungsring 122 verhindert unerwünschten
Leckaustritt.
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Die in Fig.2 dargestellte trberleitungseinrichtung funktioniert in
der gleichen Weise wie die erstbeschriebene Bauart, sodaß sich hier eine Wiederholung
der Wirkungsweise erübrigt.
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Es hat sich gezeigt, daß man mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung
zur Drucküberleitung vom Stator beliebige Druckmedien auf Rotor übertragen kann,
ohne daß zwischen Rotationsflächen ein wesentlicher Medium-Leckverlust entsteht,
und zwar auch bei hohen Medium-Drücken (z.B. bis 400 bar) und/oder hohen Rotor-Drehzahlen
(beispielsweise bis 3000 /min).