DE3120115C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.

Es ist bekannt, zur Überleitung eines Strömungsmittels von einem stationären Bauteil auf ein rotierendes Bauteil dieselben ineinandergreifen zu lassen und dazwischen einen Zwischenraum vorzusehen, welcher durch schleifende Dichtringe, in der Regel O-Ringe, zwischen den beiden Bauteilen nach außen abgedichtet ist und in welchen Strömungsmittelkanäle des stationären und des rotierenden Bauteils münden. Nachteiligerweise erwärmen sich die aneinander reibenden Flächen beträchtlich, insbesondere bei höheren Drehzahlen des rotierenden Bauteils, und ist ein verhältnismäßig schneller Verschleiß gegeben.

Eine Anordnung der eingangs genannten Art ist aus der US-PS 31 86 723 bekannt. Die den Zwischenraum nach beiden Seiten abdichtenden Dichtringe sind hierbei mit axialem und radialem Spiel in Ringnuten im inneren Bauteil gelagert, sie liegen unter radialer Vorspannung am Innenzylinder des äußeren Bauteils an. Bei Strömungsmittelbeaufschlagung des Zwischenraumes werden die Dichtringe voneinander ab und radial und nach außen wirkend beaufschlagt, so daß sie verstärkt an den Innenzylinder und an die außenseitige Seitenflanke der jeweiligen Ringnut dichtend angedrückt werden. Bei Relativrotation der beiden Bauteile werden die Dichtringe am äußeren Teil durch Reibschluß festgehalten und rotieren somit relativ zum inneren Teil, wobei sie an den Seitenflanken der Ringnuten reiben. Dieser reibende Flankeneingriff der Dichtringe bleibt unter deren elastischer Vorspannung auch bei Fehlen einer Strömungsmittelbeaufschlagung erhalten, wodurch unnötiger Verschleiß und Reibungsverlust verursacht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß an den Dichtringen kein unnötiger Verschleiß auftritt.

Diese Aufgabe wird für eine Anordnung der eingangs genannten Art durch eine Ausbildung nach den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind den Unteransprüchen 1 bis 6 entnehmbar.

Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, in den Fällen, bei denen keine dauernde Strömungsmittelüberleitung von einem stationären auf ein rotierendes Bauteil oder umgekehrt erforderlich ist, wie beispielsweise bei Reifenfüllanlagen von luftbereiften Straßenfahrzeugen, die Dichtringe nur dann wirksam werden zu lassen, wenn sie tatsächlich erforderlich sind und eine Strömungsmittelüberleitung erfolgen soll. Dies kann erfindungsgemäß grundsätzlich auf zweierlei Art und Weise geschehen, nämlich durch dichtendes Anlegen der Dichtringe an zugehörige Gegenflächen nur bei der Strömungsmittelüberleitung oder dadurch, daß man eine Relativdrehung zwischen den Dichtringen und den Gegenflächen, an welchen sie dichtend anliegen, nur bei einer Strömungsmittelüberleitung zuläßt, so daß die Dichtringe und deren Gegenflächen nicht aneinander entlangschleifen können, wenn kein Strömungsmittel zwischen stationärem Bauteil und rotierendem Bauteil übergeleitet wird. Die Dichtringe werden also im Betrieb nicht ständig beansprucht, sondern nur intermittierend, nämlich immer dann, wenn tatsächlich eine Strömungsmittelüberleitung erfolgen soll. Die beiden geschilderten Möglichkeiten können auch miteinander kombiniert werden.

Nachstehend sind Ausführungsformen der erfindungsgemäßen An­ ordnung anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Dar­ in zeigt, jeweils schematisch und im Längsschnitt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform;

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform und

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform.

Die Anordnung gemäß Fig. 1 bis 3 weist ein stationäres, gehäu­ seartiges Bauteil 1 und ein rotierendes, rohrförmiges Bauteil 2 auf, welches in das stationäre Bauteil 1 eingreift bzw. davon umschlossen ist. Zwischen den beiden Bauteilen 1 und 2 ist ein Zwischenraum 3 vorgesehen, in welchen ein Strömungsmittelkanal 4 im stationären Bauteil 1 und der Strömungsmittelkanal 5 im Inneren des rotierenden Bauteils 2 münden.

Zur Abdichtung des ringförmigen Zwischenraumes 3 zwischen dem rotierenden Bauteil 2 und dem stationären Bauteil 1 dienen bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 und 2 zwei Dichtringe 6, welche jeweils in eine äußere Ringnut 7 des rotierenden Bauteils 2 eingesetzt sind und mit einer zylindrischen Gegenfläche 8 am stationären Bauteil 1 zusammenwirken. Bei der Ausführungs­ form gemäß Fig. 1 gehen die beiden zylindrischen Gegenflä­ chen 8 jeweils auf derselben, in Fig. 1 rechten Seite in ei­ ne Konusfläche 9 über, welche sich von der zylindrischen Ge­ genfläche 8 weg zu einem Bohrungsabschnitt 10 größeren Durch­ messers hin erweitert.

Die geschilderten Axialverstellungen des rotierenden Bauteils 2 können mit Hilfe desjenigen Strömungsmittels bewerkstelligt wer­ den, welches vom stationären Bauteil 1 zum rotierenden Bauteil 2 übergeleitet werden soll, indem der Stellmotor zur Axialver­ stellung des rotierenden Bauteils 2 einfach an dieselbe Strö­ mungsmittelquelle angeschlossen wird, welche auch den Strömungs­ mittelkanal 4 des stationären Bauteils 1 beaufschlagt. Mittels geeigneter Ventile wird so gesteuert, daß immer dann, wenn eine Strömungsmittelüberleitung erfolgen soll, zunächst der Stellmo­ tor mit Strömungsmittel beaufschlagt wird, um das rotierende Bauteil 2 entgegen der Richtung des Pfeiles 11 in die Stellung gemäß Fig. 1 axial zu verschieben, wonach erst die Strömungs­ mittelzufuhr zum Strömungsmittelkanal 4 des stationären Bautei­ les 1 freigegeben wird. Bei Abschluß der Strömungsmittelüberlei­ tung wird die besagte Zufuhr unterbrochen, wonach der Stellmo­ tor das rotierende Bauteil 2 in Richtung des Pfeiles 11 zurück­ stellt.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von derje­ nigen nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß das rotierende Bauteil 2 nicht axial verschieblich angeordnet ist, und daß die Konusflächen 9 sowie die Bohrungsabschnitte 10 größeren Durch­ messers am stationären Bauteil 1 fehlen. Stattdessen sind die beiden Dichtringe 6 jeweils bezüglich der zugehörigen zylindri­ schen Gegenfläche 8 am stationären Bauteil 1 radial beweglich angeordnet und zur Strömungsmittelüberleitung radial gegen die Gegenfläche 8 drückbar, wozu beispielsweise die jeweilige Ring­ nut 7 im rotierenden Bauteil 2 über mindestens einen Kanal 13 mit Strömungsmittel beaufschlagbar sein kann.

Die Dichtringe 6 sind analog zur Ausführungsform nach Fig. 2 jeweils in einer Ringnut 7 der einen bzw. anderen Erweiterung 2′ angeordnet, welche allerdings axial ausgerichtet ist, also zur Längs- und Drehachse 14 des rotierenden Bauteils 2 paral­ lel und zur jeweils benachbarten Wand 1′ des stationären Bau­ teils 1 senkrecht verläuft. Auf diese Wand 1′ zu ist jeder Dichtring 6 in der zugehörigen Ringnut 7 parallel zur Längs- und Drehachse 14 des rotierenden Bauteils 2 nach außen beweg­ lich angeordnet, um zur Strömungsmittelüberleitung abdichtend gegen die gegenüberliegende Gegenfläche 8 an der jeweiligen Wand 1′ gedrückt zu werden und nur dann den Zwischenraum 3 dicht nach außen abzuschließen, so daß Strömungsmittel vom Strömungsmittelkanal 4 des stationären Bauteils 1 über den Zwischenraum 3 durch die Öffnung 12 in den Strömungsmittel­ kanal 5 des rotierenden Bauteils 2 fließen kann.

Die gleichzeitige Strömungsmittelbeaufschlagung der Erweiterung 2′ mit dem geschlossenen Boden 2′′, welche mittels ihres Dicht­ ringes 6 ebenfalls dicht nach außen abgeschlossen ist, bewirkt, daß die auf das rotierende Bauteil 2 durch das Strömungsmittel aufgebrachten axialen Kräfte einander kompensieren.

Die Dichtringe 6 können auch jeweils an einem gesonderten Ring vorgesehen sein, welcher auf der jeweiligen Erweiterung 2′ axial verstellbar angeordnet ist, um vor jeder Strömungsmittelüberlei­ tung den zugehörigen Dichtring 6 gegen die jeweilige Gegenfläche 8 zu drücken und ihn nach Beendigung der Strömungsmittelüberlei­ tung wieder davon abzuheben. Diese Axialverschiebung der gegen­ über den Erweiterungen 2′ abgedichteten Ringe kann mit Hilfe des überzuleitenden Strömungsmittels selbst erfolgen, wie oben schon geschildert.

Es ist zu empfehlen, die Dichtringe 6 als sogenannte K-Ringe auszubilden, welche bekanntlich einen im wesentlichen recht­ eckigen Querschnitt aufweisen, wobei die Rechteckschmalseiten jeweils V-förmig ausgebildet sind, so daß jeder Dichtring 6 mit einem V-förmigen Vorsprung mit der zugehörigen Gegenfläche 8 zusammenwirkt und mit einer entsprechend V-förmigen Ringnut an der anderen Schmalseite dem Boden der zugehörigen Ringnut 7 gegenüberliegt.

Naturgemäß muß nicht nur die Strömungsmittelzufuhr zu demjeni­ gen Bauteil 1 bzw. 2 hin ein- und ausschaltbar sein, von welchem aus Strömungsmittel auf das andere Bauteil 2 bzw. 1 übergeleitet werden soll, sondern auch dafür Vorsorge getroffen werden, daß nach jeder Strömungsmittelüberleitung vom letztgenannten Bauteil 2 bzw. 1 kein Strömungsmittel zurückfließen kann, wozu beispiels­ weise ein Rückschlagventil am Bauteil 2 bzw. 1 vorgesehen werden kann.

In Fig. 2 ist eine weitere Möglichkeit zur Schonung der Dicht­ ringe 6 strichpunktiert angedeutet. Sie besteht darin, das ro­ tierende Bauteil 2 zweiteilig auszubilden, wobei der eine Teil 2 a im Betrieb ständig umläuft und der andere Teil 2 b die Dicht­ ringe 6 trägt und normalerweise stillsteht. Nur dann, wenn eine Strömungsmittelüberleitung zwischen stationärem Bauteil 1 und rotierendem Bauteil 2 stattfinden soll, wird das Teil 2 b mit dem Teil 2 a gekuppelt, so daß beide Teile 2 a und 2 b gemeinsam rotieren. Sie sind dann mit Hilfe eines Dichtringes 15 gegen­ seitig abgedichtet. Nach der jeweiligen Strömungsmittelüberlei­ tung wird die Verbindung zwischen den Teilen 2 a und 2 b wieder unterbrochen. Die Steuerung bzw. Betätigung der Kupplung zwi­ schen den beiden Teilen 2 a und 2 b kann über das überzuleitende Strömungsmittel selbst erfolgen, und zwar mit Hilfe eines ge­ eigneten Stellmotors sowie geeigneter Steuerventile. Bei die­ ser Ausführungsform brauchen die Dichtringe 6 nicht unbedingt von den zugehörigen, zylindrischen Gegenflächen 8 abhebbar zu sein, da sie sowieso stillstehen, wenn keine Strömungsmittel­ überleitung geschieht. Auch bei dieser Ausführungsform ist es möglich, die Funktionen der Bauteile 1 und 2 umzukehren bzw. die Anordnung der Dichtringe 6 und der zugehörigen Gegenflä­ chen 8 zu vertauschen, wie oben geschildert.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann sowohl in integrierter Bau­ weise innerhalb einer Konstruktion als auch als gesonderte Vor­ richtung verwirklicht werden, welche zwischen einer Welle oder dergleichen und einem Gehäuse oder dergleichen eingebaut wird.

Claims (6)

1. Anordnung zum Überleiten eines zeitlich nur intermittierend anstehenden Strömungsmittels von einem stationären auf ein rotierendes Bauteil, mit in einen Zwischenraum zwischen diesen beiden ineinandergreifenden Bauteilen einmündenden Druckmittelkanälen im stationären und im rotierenden Bauteil, und mit zwischen diesen Bauteilen gehalterten Dichtringen zum Abdichten des Zwischenraumes, wobei die Dichtringe bei anstehendem Strömungsmittel zum einen Bauteil in ruhender, zum anderen Bauteil in reibender, jeweils dichtender Anlage stehen, gekennzeichnet durch Mittel zum Aufheben der reibenden, dichtenden Anlage während Zeitspannen ohne Anstehen des Strömungsmittels.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Dichtringen (6) jeweils eine zylindrische Gegenfläche (8) und eine zur Gegenfläche (8) hingeneigte Konusfläche (9) zugeordnet sind, und daß das die Dichtringe (6) aufnehmende Bauteil (2) gegenüber dem die Flächen (8, 9) aufweisenden Bauteil (1) derart axialverschieblich ist, daß die Dichtringe (6) aus einer zur Konusfläche (9) berührungsfreien Lage über die jeweils zugehörige Konusfläche (9) in den Bereich der jeweils zugehörigen Gegenfläche (8) bringbar sind, wobei sie radial gegen die Gegenfläche (8) angedrückt werden.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtringe (6) jeweils bezüglich einer zylindrischen Gegenfläche (8) radial beweglich und bei Strömungsmittelüberleitung radial gegen die Gegenfläche (8) angedrückt sind.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtringe (6) jeweils bezüglich einer kreisförmigen Gegenfläche (8) axialbeweglich und zur Strömungsmittelüberleitung axial gegen die Gegenfläche (8) drückbar sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Dichtringe (6) in einander entgegengesetzten Richtungen beweglich und zur Strömungsmittelüberleitung in diesen Richtungen axial gegen die beiden Gegenflächen (8) drückbar sind.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Bauteil (2) ein erstes und ein zweites Teil (2 a und 2 b) aufweist, die nur bei anstehendem Strömungsmittel miteinander gekoppelt, ansonsten voneinander getrennt sind, wobei das erste Teil (2 a) relativ zum einen Bauteil (1) ständig rotiert und das zweite Teil (2 b) in dichtender Anlage zu den Dichtringen (6) steht sowie bei anstehendem Strömungsmittel mit dem ersten Teil (2 a) rotiert, ansonsten relativ zum einen Bauteil (1) stillsetzt.