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Drehverbindungen werden benutzt zur Herstellung einer Verbin-
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dung zwischen einer festen Leitungsanlage una eineln umlaufenden Körper,
wie beispielsweise einer lieiz- oder Kühltrommel.
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Die Verbindung enthält ein Gehäuse mit einer darin ausgebildeten Kammer,
die eine Öffnung zur Verbindung mai einer festcn Leitungsanlage aufweist, wirnd
in dem Gehäuse ein umlaufender Nörper, wie beispielsweise eine Hülse oder ein Nippel
angeordnet und durch Lager darauf gelacert ist. Dichtungseiiirichtungen stellen
strömungsmitteldichte Dichtungen zwischen dem Gehause und der umlaufenden Hülse
her, und die Hülse ist koaxial mit dem zu versorgenden umlaufenden Körper ausgerichtet.
Bei Drehverbindungen steht die Lebensdauer und die Leistungsfähigkeit in Verbindung
mit der Fähigkeit der Dichtung, leistungsfähig und wirksam zu bleiben, und es ist
bei Drehverbindungen bereits eine große Vielfalt an Dichtungsanordnungen verwenäet
worden.
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Während Drehverbindungen sowohl Reibungs- als auch Wälzlager benutzen,
ist es doch bei zahlreichen Anwendungsfällen ä'ußerst wünschenswert, Wälzlager zu
verwenden und in solchen Verbindungen kommt Viblicherweise ein Paar kugellager zur
Anvrendung welches mit axialem Abstand seiner beiden Teile relativ zueinander auf
einer rohrförmigen hälse gelagert ist, um die Konzentrizität der Hülse zu dem Lager
und deri Gehause während des betriebes
sicherzustellen. Die Verwendung
von zwei Kugellagern ist kostspielig, aber es ist allgemein üblich, diese Kugellar
ger paarweise zu verwenden, um eine axiale Starrheit zu erreichen und Fehlausrichtungen
zu verhindern, welche die von den bekannten Drehverbindungsdichtungsanodnungen vorgesehene
Dichtwirkung nachteilig beeinflussen würden.
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Vom Kostenstandpunkt her ist es zu bevorzugen, nur ein einziges Wälzlager
in einer Drehverbindung zu verwenden. Jedoch ist aufgrund der mit bezug auf die
Aufrechterhaltung der Fluchtlage zwischen den umlaufenden und den stationären Bestandteilen
au'-tretenden Schwierigkeiten und den damit einhergehenden Problemen der Aufrechterhaltung
einer Integrität der Dichtung die Verwendung von Verbindungen mit einem einzigen
wälzlager nur in relativ wenigen Anwendungsfällen zweckmäßig, und es werden gelegentlich
schwillur,ende Dichtungen verwendet, die einer Selbstausrichtung fähig sind.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung einer Drehverbindung
bei Verwendung eines einzigen Wälzlagers zwischen den stationären und dynamischen
Komponenten, wobei eine selbstaus richtende Dichtungsvorrichtung zur Anwendung konnte,
die von wirtschaftlicher Sonstruktion ist und leicht installiert werden kann.
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Ein besonderes Merkmal dieser nur ein einziges Wälzlager verwendenden
Drehverbindung besteht darin, daß eine schwiraniende
oder selbst
ausgleichende D ichtungs anordnung zur Anwenduncj komat, welche sich einer Fehlausrichtung
mit bezug auf die Umlaufachse der Verbindung automatisch selbst anpasst, und bei
welcher die Abnutzung autonatiscii durch eine Beaufschlagungsstruktur ausgeglichen
wird.
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Ein ganz besonderer Vorteil der Lrfindung besteht jedoch darin, daß
die vorgesehene Drehverbindung ein einziges Wälzlager ver wendet, welches eine in
dem Lagerinnenring aufgenommene umlaufende Hülse lagert, während ein lösbar an der
Hülse befestigter Verbinder den Lagerinnenring seitlich erfasst und die pulse in
dem Lagerinnenriny in Stellung bringt und sie zwangsläufig darin hält.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung richtet sich auf die Drehverbindungsstruktur,
in welcher eine wirtschaftliche Verbindung mit einem relativ weiten Selbstausrichtungsbereich
hergestellt werden kann, und bei welcher eine Vielfalt von Leitungsbefestigungs-Verbindungen
gemeinsam ntit einer inneren Hülse wahlweise auf der Hülse gelagert werden kann
und der Verbinder bei der Aufrechterhaltung einer Wirkbeziehung zwischen der Hülse
und den Wälzlagereinrichtungen unterstützend mitwirkt.
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Bei der praktischen Durchführung der Erfindung enthält ein Gehäuse
eine darin begrenzte Kammer, die mit wenigstens einer öffnung in Verbindung steht,
welche einer Strömungsmittelzufuhr-oder -förderleitung zugeordnet ist. In der Gehäusekammer
ist ein
einziges Wälzkugellager gelagert und innerhalb des Lagerinnenringes
eine rohrförmige Hülse in Stellung gebracht, die durch einen mit Gewinde versehenen
Verbinder, der auf der hülsegelagert ist und eine Seitenfläche des Lagerinnenringes
erfasst, positiv mit ihn1 verbunden ist.
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Zwischen der Hülse und dem Gehäuse, welches eine im wesentlichen in
einer Ebene lotrecht zur Umlaufachse der Hülse liegenae Dichtungsfiäche aufweist,
ist eine Dichtungsanordnung e geschaltet, welche eine ringförmige D ichtungs fläche
enthält, gegen die ein ringförmiger Dichtungsring von einer Druckfeder beaufschlagt
wird. Der Dichtungsring wird durch einen elastischen elastorneren Lagerring, welcher
gleitend in dera Gehäuse gelagert ist, an seinem Platz gehalten, und dieser elastische
Lagerring gestattet es dem Dichtungsring, einen Ausgleich zu schaffen für Abweichungen
der Dichtungsfläche von der echten Umlaufachse, während das Elastomere es dem Dichtungsring
gestattet, eine Dichtungsbeziehung mit der auf der Hülse begrenzten Dichtungsfläche
aufrechtzuerhalten, und die Feder eine wirksame Dichtung zwischen dem Dichtungsring
und der Dichtung fläche ungeachtet dessen sicherstellt, ob der Umlauf der Hülse
genau ist.
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Auf der Hülse ist eine radial verlaufende Schulter gebildet, die mit
einem seitlichen Rand des Lagerinnenringes in Zusammenwirkung treten kann, und ein
auf die ülse aufgeschraubter
Leitungsverbinder erfasst die gegenüberliegende
Seitenkante des Lagerinnenringes, wobei das Aufscl-.rauben des Verbinders auf die
hülse diese relativ zu der. Logerinrlenring zwangsläufig verriegelt und in Stellung
bringt. Der Verbinder kann jede be--.
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liebige Form annehmen, wie beispielsweise die eines Außengewliides,
eines Innengewindes oder dergleiciien, und die gesante Drchverbindungseinrichtung
ist von wirtschaftlicher Konstruktion, die durch Nassenproduktionsverfahren leicht
hergestellt werden kann.
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Die oben erwähnten Merkri.ale und Vorzüge der Erfindung gehen aus
der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen hervor. Es zeigen: Fig.
1 einen diametralen Schnitt durch die Drehverbindung gemaß der Erfindung, Fig. 2
eine vergrößerte Linzeldarstellung der Dichtungsanordnung in einem diametralen Schnitt,
Fig. 3 eine Einzeldarstellung der Dreliverbindung in einem diametralen Schnitt,
zur Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Verbinders und Fig. 4 eine vergrößerte
Einzeldarstellung einer Abwandlung der Dichtungsariordnung im Schnitt, zur Verwendung
in iiochdruckanlagen.
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Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Drehverbindung gemaß der Brfindung
mit einem Gehause 10, welches entweder aus Metall oder aus Kunststoff hergestellt
sein kann. Das Gehäuse enthält einen kanal 12, der mit Gewindeöffnungen 14 und 16
in Verbindung steht, gegebenenfalls kann eine dieser Öffnungen verspundet sein,
oder es können ihr Leitungen (nicht gezeigt) zugeordnet sein.
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Innerhalb des Gehäuses 10 ist eine Kammer 18 gebildet und durch Ventile
20 belüftet. Die Kannner 1S erthält eine radiale Schulter 22, welche eine zylindrische
Oberfläche 24 überschneidet, sowie eine zylindrische Oberfläche 26, die eine radiale
Schulter 28 überschneidet und eine Lageraufnahmeausne1rn'ung begrenzt, in welcher
ein Wälzkugellager 30 gelagert ist. Line Ausnehmung 32 nbant einen geteilten llaltering
34 auf, der eine Seitenfläche des Lagcraußenringes 36 erfasst, wodurch eine Axialverschiebung
des Lagers relativ zu dem Gehäuse 10 verhindert wird.
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Eine rohrfön£ige Hülse 38 enthält eine zylindrische Oberflache, die
eng in dem Lagerinnenring 40 aufgenorninen wird. Die Hülse 38 enthält eine radiale
Schulter 42, die von einer Seitenkante des Innenringes 40 erfasst wird.
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Die Hülse 38 enthält eine Ausnehmung 44, die geeignet ist, einen Teil
der Dichtungsanorcinung 46 aufzunehmen, und an dem gegenüberliegenden Ende der Hülse
sind Außengewinde 48 gebildet, auf die der Verbinder 50 aufgeschraubt wird.
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Der Verbinder 50 ist von rohrförmiger Gestalt mit Innengewinden,
welche
zu den Hülsengewinden 48 passen, und das Ende 52 des Verbinders erfasst eine Seitenfläche
des Lagerinnenringes 40 und drückt den Innenring geyen die hulsenschulter 42 und
lagert dadurch die Hülse fest an dem Innenring. Der in Fig. 1 gezeigte Verbinder
ist bei 54 mit einem Außengewinde versehen, wodurch der Verbinder in eine öffnung
oder in eine Rohrkupplung (nicht gezeigt) eingeschraubt werten kann, um ihn mit
einer der Trommel zugehörigen Struktur oder dergleicijen zu verbinden. Die bei 46
gezeigte Dichtungsanordnung der Drehverbindung enthält ein ringförmiges elastisches
Kissen 56, welches in der Hülsenausnehmung 44 aufgenommen wird. Das Kissen 56 enthält
wiederum eine Ausnehrrung, in der das ringförmige i;reisdichtungselement 58 gelagert
ist, welches eine darauf gebildete flache Dichtungsfläche 60 aufweist, die in einer
ebene lotrecht zur Achse des Lagers 30 und der Hülse 38 liegt. Das Element 58 kann
aus Keramik, Eisen ocer rostfreiem Stahl geD det sein.
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Ein Dichtungsring 62, welcher aus Kunststoff oder sohle gebildet sein
kann, enthält einen ringförnigen Vorsprung 64, uer eine flache Dichtungsfläche'66
begrenzt, welche die Dichtung fläche 60 im Dichtungseingriff erfasst. Der Dichtungsring
62 enthält eine axial verlaufende zylinerische Oberfläche 68, welche die radiale
Oberfläche 70 überschneidet, und diese beiden Oberflächen bilden eine Ausnehmung,
in welcher der ringförmige stationare Dichtungslagerkörper 72 aufgenommen wird.
Der Lager körper 72 ist aus einem elastischen Material gebildet und enthält
eine
äußere zylindrische Ober£lL"che 74, welche die zylindrische Gehäuseoberfläche 24
in enger Anlage in Reibungsbeziehung, jedoch axial gleitfähig erfasst. Der Lagerkörper
72 ist mit einer verjüngten Oberfläche 76 zur Bildung einer Lippe 78 versehen, und
ebenso bildet der Abschnitt 80 eine Lippe, wobei der im Gehäuse herrschende Druck
die Lippen gegen die Lagerflächen 24 und 68 drückt, um strömungsmitteldichte Abdichtungen
nrit ihnen zu bilden.
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Der Lagerkörper 72 enthält eine radial verlaufende Oberfläche 82,
gegen die der überwurf 84 einer Federanordnung zum Eingriff kommt. Ein ähnlicher
überwurf 86 erfasst die Gehäuseoberfläche 22, und die Druckfeder-88, die zwischen
den Überwürfen angeordist, erzeugt eine fleaufschlagungskraft auf dem Lageroroer
72 und dem Dichtungsring 62 in Richtung nach rechts (Fig. 1), der im wesentlichen
gleichmaßig um die Form des elastischen Lagerkörpers 72 heran verteilt wird.
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Im Gebrauch wird der Verbinder 50 in die Tromr,iel oder anderen uralaufenden
Teil, welchem das unter Druck stehende flüssige Medium zugeführt oder von ihm abgezogen
wird, eingeschraubt, und es werden in die öffnung oder die Öffnungen 14 oder 16
des Gehäuses 10 Zufuhr- oder Abgabeleitungen eingeschraubt. Sowie sich die Mülse
23 relativ zu dem Gehäuse 10 dreht, erhält der Dichtungsring 62 eine Dichtungsbeziehung
mit Bezug auf die Dichtungsflache 60 aufrecht, und zwar infolge der flexiblen
Lagerung
des Dichtungsringes, die durch n elastommeren Lager körper 72 vorgesehen ist. Unter
der Annahme, daß unter Druck stehendes Strömungsmittel durch die Drehverbindung
übertragen wird, veranlaßt der auf den Lagerkörper 72 ausgeübte Str't'ungsmitteldruck
den Lagerkörper und den Dichtungsring 62, als ein Kolben zu wirken, der den Dichtungsrinrj
in festem iinarif.f rit der Dichtungsfläche 60 hält, und wenn die Hülse 38 leicht
aus ihrer Fluchtlage mit der Achse des Lagers 30 verschoben ist, dann wird die Nutationstätigkeit
des Dichtungsringes 62 durch seine Fähigkeit, aufgrund der elastomeren Beschaffenheit
des Lagerkörpers 72 einer solchen abweichenden Bewegung der Dichtungsflache 60 folgen
zu können, ausgeglichen.
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Das Vorhandensein der leder 88 und der zugeoraneten Überwürfe stellt
sicher, daß ein fester Dichtungseingriff zwischen dem Dichtungsring 62 und der Dichtungsfläche
60 auftritt, selbst wenn die Drehverbindung sich nicht unter Druck befindet, oder
wenn ein unteratmosphärischer Druck in der Drehverbindung herrscht. Der Reibungseingriff
des Lagerkörpers 72 mit der Oberfläche 24 schaltet die Notwendigkeit von Stiften
oder Teilen zur Verhinderung einer relativen Drehbewegung aus, und die Bestandteile
der Dichtungsanordnung sind von einfacher Form, die leicht wirtschaftlich bei geringen
Kosten hergestellt werden kann.
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Fig. 3 zeigt eine Abwandlung des rohrförmigen Verbinders 90 mit Innengewinden
92 zuni Aufschrauben auf die Hülse 38 wie im
vorhergehenden beschrieben.
Jedoch ist der Verbinder 90 mit Innengewinden versehen, um die Notwendigkeit einer
Kupplung auszuschalten.
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Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der Dichtungsanordnung, die insbesondere
dort geeignet ist, wo sehr hohe Drücke durch die Drehverbindung übertragen werden.
In Fig. 4 ist das die Dichtungsfläche 96 begrenzende ringförmige Element 94 nicht
in einengt elastischen wissen gelagert, sondern es kommt ein O-Riny 98 zur Anwendung,
um das Entweichen von Strömungsmittel vom Umfang des Elements zu verhindern. Zusätzlich
ist eine aus Metall ocer dergleichen gebildete starre Zwischenlegscheibe 100 wie
gezeigt angeordnet und kann entweder in den Lagerkörper 72 eingebettet sein, oder
der Lagerkörper kann zur Aufnahme derselben mit einer Ausnehmung versehen sein.
Das Vorhandensein dieser Zwischenlegscheibe 100 verhindert ein Extrudieren des elastischen
Materials des Lagerkörpers vorbei an dem Dichtungsring 62.
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Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß die Erfindung bei
geringen Kosten zur einer Drehverbindung von vereinfachter Konstruktion führt, bei
welcher ein einziges W<lzlager verwendet werden kann und dennoch zuverlässige
Leistungen bei langfristiger Abnutzung und hochgradiger Abdichtungswirkung aufrechterhalten
werden können.
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Es ist darauf hinzuweisen, daß für Fachleute waf diesem Gebiet zablreiche
Abwandlungen des Erfindung @odankens auf der Hand liegen, die nicht von dem Gedanken
und bereich der Erfindung abweichen.
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L e e r s e i t e