DE3725222A1

DE3725222A1 - Rotary lead-through

Info

Publication number: DE3725222A1
Application number: DE19873725222
Authority: DE
Inventors: Klaus Prof Dr Ing Spies
Original assignee: Hausherr & Soehne Rudolf
Current assignee: KAMAT-PUMPEN GMBH & CO KG, 5810 WITTEN, DE
Priority date: 1987-07-30
Filing date: 1987-07-30
Publication date: 1989-02-09

Abstract

The invention relates to a rotary lead-through for the supply of liquid and gaseous working media from stationary components to components rotating about an axis of rotation or moving backwards and forwards about a pivoting axis and vice versa, preferably for sealing off high and very high pressures, consisting of stationary and moving components, with one or more seals arranged between them and passages for the supply and removal of the working medium to be transferred. In order to provide a rotary lead-through of the abovementioned type whose construction is not only simple, inexpensive and easy to repair but also has a long life, the proposal according to the invention is that the seal or seals sealing off the transfer space or spaces for the working medium between the stationary component or components and the moving component or components be subjected on its rear side or their rear sides to the pressure of an auxiliary medium, preferably oil, at least equal to that on its front side or their front sides. Preferably, the seal (15) or seals (15) are arranged in such a way in the moving component (1) or the stationary component (5) that the pressurisation from both sides leads to an increase in the sealing action, preferably to an increase in the radial contact forces. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehdurchführung zur Zu fuhr flüssiger und gasförmiger Arbeitsmedien von ruhen den Bauteilen auf sich um eine Drehachse drehende oder um eine Schwenkachse schwenkend hin- und herbewegende Bauteile und umgekehrt, vorzugsweise zur Abdichtung hoher und höchster Drücke, bestehend aus ruhenden und bewegten Bauteilen, mit einer oder mehreren da zwischen angeordneten Dichtungen sowie Kanälen für die Zu- und Abführung des zu übertragenden Arbeits mediums.The invention relates to a rotary union for drove liquid and gaseous working media from rest the components rotating on an axis of rotation or moving back and forth about a pivot axis Components and vice versa, preferably for sealing high and highest pressures consisting of static and moving components, with one or more there between arranged seals and channels for the supply and discharge of the work to be transferred mediums.

In Maschinen, Geräten und maschinentechnischen Syste men ergibt sich häufig die Notwendigkeit, unter hohem Druck stehende Medien vom ruhenden Maschinenkörper auf drehbar gelagerte, teilweise mit hoher Drehzahl um laufende Bauteile zu übertragen. Bei der Schmierung von kompliziert aufgebauten Maschinen kommt dieser An wendungsfall häufig vor, jedoch treten hier nur selten größere Schwierigkeiten auf, weil das fortzuleitende Öl eine relativ hohe Viskosität und gute Schmierwir kung hat und weil die Drücke nicht allzu hoch sind. In machines, devices and mechanical engineering systems Often, the need arises under high Pressurized media from the stationary machine body rotatably mounted, sometimes at high speed to transfer running components. When lubricating this comes from complicated machines Use case frequently, but rarely occur here greater difficulties because of what is to be forwarded Oil has a relatively high viscosity and good lubrication kung and because the pressures are not too high.

Handelt es sich bei den in drehende Bauteile überzu leitenden Medien jedoch um Gase, Wasser oder gar aggres sive Flüssigkeiten, wie Säuren, Basen oder die Werkstof fe der Maschine bzw. die Dichtungsmaterialien angreifende bzw. schädigende chemische Stoffe, so treten in den Dreh durchführungen meist erhebliche technische Probleme auf, die dazu führen, daß ihr Aufbau kompliziert und aufwen dig wird und daß die Lebensdauern verhältnismäßig ge ring sind. Die Probleme und Schwierigkeiten nehmen über proportional zu, wenn die Arbeitsweise der Maschinen, Geräte oder technischen Systeme es notwendig macht, daß hohe oder auch höchste Drücke übertragen werden müssen. Es gibt Anwendungsfälle in der Technik, wo 500, 1000, 5000 und in einige Fällen auch weit mehr als 10 000 bar übertragen werden müssen. Weiterhin bringt es der kon struktive Aufbau und die Arbeitsweise der Maschinen, in denen Drehdurchführungen eingesetzt werden müssen, oft mit sich, daß die überzuleitenden Medien in sich drehende Bau teile hohen Durchmessers hineingeführt werden müssen. Auch mit der Zunahme des Durchmessers der drehenden Bauteile, in welche die Medien hineingeführt werden müssen, nehmen die Probleme und Schwierigkeiten an den Drehdurchführungen überproportional zu.Is it in the over rotating parts conductive media, however, around gases, water or even aggres sive liquids, such as acids, bases or the material of the machine or the sealing materials or harmful chemical substances, so turn usually have significant technical problems, that make their structure complicated and expensive dig is and that the lifetimes are relatively ge are ring. The problems and difficulties take over proportional to when the operation of the machines, Devices or technical systems make it necessary that high or highest pressures must be transmitted. There are use cases in technology where 500, 1000, 5000 and in some cases well over 10,000 bar must be transferred. Furthermore, the con structural design and operation of the machines, in which rotary unions have to be used, often with themselves that the media to be transferred into rotating construction parts of high diameter must be inserted. Also with the increase in the diameter of the rotating components, in what the media have to be brought in takes Problems and difficulties with the rotating unions disproportionately too.

Weil hohe Drücke und gleichzeitig auch große Durchmesser in Drehdurchführungen gegenwärtig noch nicht zu beherr schen sind, werden komplizierte, kostenaufwendige und meist auch sehr störanfällige Lösungen gewählt, um die Medien trotzdem auf die rotierenden Bauteile übertragen zu kön nen. Es sind Anwendungsfälle bekannt geworden, die ro tierende Wellen großen Durchmessers betreffen, an denen wegen des speziellen Aufbaus der Maschinen die aus mehr stufigen Planetengetrieben und Elektromotoren bestehen den Antriebe axial in Verlängerung der Wellen angeordnet werden müssen, bei denen jedoch die Wellen der Elektromo toren, die Kupplungen, mittig angeordneten Zahnräder der Planetengetriebe und die Wellen selbst mittig durchbohrt werden mußten, damit Rohrleitungen kleinen Durchmessers für die Übertragung des einzuleitenden Mediums hindurch geführt werden konnten, da es bei den sehr hohen Drücken und Wasser als Druckmedium nicht möglich war, Drehdurch führungen größeren Durchmessers einzusetzen. Nur da durch, daß die aufwendige, störanfällige und reparatur unfreundliche Form der zentrischen Zuleitung über ein Druckrohr dünnen Durchmessers gewählt wurde, konnte er reicht werden, daß mittels einer Drehdurchführung geringen Durchmessers eine einigermaßen befriedigende Lebensdauer erzielt werden konnte.Because high pressures and large diameters at the same time not yet mastered in rotary unions are complicated, costly and mostly also very troubled solutions chosen to the media can still be transferred to the rotating components nen. Use cases have become known that ro large diameter shafts on which because of the special construction of the machines that from more stage planetary gears and electric motors exist the drives are arranged axially in the extension of the shafts must be, however, where the waves of the electromo gates, the couplings, centrally arranged gears of the Planetary gears and the shafts themselves pierced in the middle had to be so that small diameter pipes for the transmission of the medium to be introduced Could be performed because of the very high pressures and water as a pressure medium was not possible, spinning use larger diameter guides. Only there through that the complex, prone to failure and repair unfriendly form of the centric supply line over a Pressure tube of thin diameter was chosen, he could be enough that low by means of a rotating union Diameter a reasonably satisfactory service life could be achieved.

Bei intermittierendem Druckverlauf in den zu überführen den Medien oder bei Druckschwingungen, welche sich einem statischen Basisdruck überlagern, treten zudem Verschleiß erscheinungen an den Dichtungselementen auf, wenn man den Versuch unternimmt, nichtmetallische Dichtungen einzu setzen, da die Dichtungen bekanntlich den oft nur ex trem kleinen Spalt zwischen dem ruhenden und dem sich drehenden Bauteil überbrücken müssen und an dieser Stel le durch die Druckschwankungen Bewegungen des Dichtungs materials ausgelöst werden, welche zu vorzeitigem Ver schleiß führen.With intermittent pressure curve to be transferred to the the media or in the event of pressure vibrations static base pressure, wear also occurs appearances on the sealing elements when the Attempt to insert non-metallic seals set, since the seals are known to often only ex tremendously small gap between the resting and the itself bridging rotating component and at this point le by the pressure fluctuations movements of the seal materials are triggered, which lead to premature Ver wear.

Größere Wellendurchmesser und größere Drehzahlen der rotie renden Bauteile führen sich gegenseitig verstärkend zu höheren Umlaufgeschwindigkeiten an den Dichtungen, die sowohl in den ruhenden als auch in den rotierenden Bau teilen untergebracht werden können. Bei Öl können wegen der guten Schmiereigenschaften höhere Umlaufgeschwindig keiten noch in Kauf genommen werden. Bei Gasen, Wasser oder aggressiven Flüssigkeiten ergeben sich wegen der außerordentlich schlechten Schmiereigenschaften auch aus dieser Sicht ganz erhebliche Probleme, welche kon struktiv aufwendige und damit teure Ausführungsformen und kurze Lebensdauern zur Folge haben.Larger shaft diameters and higher speeds of the rotie components are mutually reinforcing higher circulation speeds at the seals that both in the dormant and in the rotating construction parts can be accommodated. With oil can because the good lubricating properties, higher circulation speed still be accepted. With gases, water or aggressive liquids result from the extraordinarily poor lubricating properties too from this point of view very significant problems, which con structurally complex and therefore expensive embodiments and result in short lifetimes.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfin dung die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung vorerwähn ter Nachteile eine Drehdurchführung der eingangs ge nannten Art zu schaffen, welche nicht nur einen kon struktiv einfachen, kostengünstigen und reparaturfreund lichen Aufbau aufweist, sondern auch über eine hohe Le bensdauer verfügt.The Erfin is based on this state of the art based on the task, avoiding the aforementioned ter disadvantages of rotating the ge named type, which not only a con structurally simple, inexpensive and easy to repair Liche structure, but also has a high Le life.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die den Übertragungsraum oder die Übertragungsräume für das Ar beitsmedium zwischen dem oder den ruhenden und dem oder den bewegten Bauteilen abdichtende Dichtung oder ab dichtenden Dichtungen auf ihrer Rückseite bzw. ihren Rückseiten vom Druck eines Hilfsmediums, vorzugsweise Öl, mit mindestens dem gleichen Druck wie auf ihrer Vorderseite bzw. ihren Vorderseiten beaufschlagt ist bzw. sind. Durch diese Ausgestaltung werden die in den bisher bekannten Drehdurchführungen außerordentlich gefähr deten Dichtungen druckentlastet, so daß deren Lebensdauer erheblich erhöht wird.According to the invention this is achieved in that the Transmission space or the transmission spaces for the Ar working medium between the resting and the or sealing the moving components or off sealing seals on their back or their Backs of printing an auxiliary medium, preferably Oil, with at least the same pressure as on her Front or their front sides is applied or are. This configuration means that the previously known rotary unions extremely dangerous Deten seals relieved of pressure, so that their life is significantly increased.

Vorteilhaft wird ein vergleichsweise einfacher Druck übersetzer benutzt, der die Kreisläufe des zu über führenden Arbeitsmediums und des Hilfsmediums trennt und gleichzeitig einen Druck erzeugt, der so hoch über dem Arbeitsdruck des zu überführenden Arbeitsme diums liegt, daß die Dichtungen im Falle von Öl als Hilfs medium geschmiert werden.A comparatively simple print is advantageous translator who uses the circuits of the leading working medium and the auxiliary medium and at the same time creates a pressure that is so high above the working pressure of the labor to be transferred diums lies that the seals in the case of oil as auxiliary be lubricated medium.

Bei extrem hohen Drücken der zu überführenden Arbeits medien, etwa bis zu 20 000 bar und mehr, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung möglich, zwischen feststehendem Bauteil und bewegtem Bauteil mehrere hin tereinander angeordnete, jeweils gegeneinander abgedich tete, gestaffelte Kammern für das Hilfsmedium vorzu sehen, in denen der extrem hohe Druck stufenweise abge baut wird, so daß jede Dichtung nur einen gegenüber dem Arbeitsdruck des zu überführenden Arbeitsmediums wesent lich geringeren und damit beherrschbaren Differenzdruck abzudichten hat.At extremely high pressures of the work to be transferred media, up to 20,000 bar and more, it is in further embodiment of the invention possible between stationary component and moving component several arranged one behind the other, each sealed against each other tied, staggered chambers for the auxiliary medium see in which the extremely high pressure gradually abge is built, so that each seal only one against the Working pressure of the working medium to be transferred is essential lower and therefore manageable differential pressure has to seal.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung stehen bei wechselndem Druck des zu überführenden Arbeitsmediums nicht ständig alle hintereinander gestaffelten Kammern für das Hilfsmedium unter Druck, sondern in Abhängig keit vom Arbeitsdruck des zu überführenden Arbeitsme diums werden automatisch Kammern zu- oder abgeschaltet, um zu gewährleisten, daß der von den einzelnen Dichtun gen technisch beherrschbare Differenzdruck in keinem Falle überschritten wird. According to a further feature of the invention changing pressure of the working medium to be transferred not all the staggered chambers all the time for the auxiliary medium under pressure, but depending the working pressure of the work being transferred diums are automatically switched on or off, to ensure that the seal of the individual technically manageable differential pressure in none Trap is exceeded.

Weitere, zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagene Mittel und Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche.Further, to the advantageous embodiment of the invention proposed means and features are the subject of Subclaims.

Die Erfindung ist an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, und zwar zeigt:The invention is closer based on exemplary embodiments explained, which shows:

Abb. 1 eine einstufig druckausgeglichene, symmetrische Drehdurchführung mit im ruhenden Bauteil angeord neten Dichtungselementen, Fig. 1 a single-stage pressure-balanced, symmetrical rotary union with sealing elements arranged in the stationary component,

Abb. 2 eine einstufig druckausgeglichene, symmetrische Drehdurchführung mit im bewegten Bauteil ange ordneten Dichtungselementen, Fig. 2 a one-stage pressure-balanced, symmetrical rotary union with sealing elements arranged in the moving component,

Abb. 3 eine zweistufig druckausgeglichene, symmetrische Drehdurchführung mit druckabhängiger, automati scher Zuschaltung einer zweiten Kammer für das Hilfsmedium, Fig. 3 shows a two-stage pressure-balanced, symmetrical rotary union with pressure-dependent, automatic connection of a second chamber for the auxiliary medium,

Abb. 4 die konstruktive Anordnung der Dichtungen, Fig. 4 the structural arrangement of the seals,

Abb. 5 eine dreistufig druckausgeglichene, symmetrische Drehdurchführung mit druckabhängiger, automati scher Zuschaltung der zweiten und einer dritten Kammer für das Hilfsmedium und Fig. 5 a three-stage pressure-balanced, symmetrical rotary union with pressure-dependent, automatic connection of the second and a third chamber for the auxiliary medium and

Abb. 6 die Anordnung von Druckübersetzern in Modulbau weise. Fig. 6 shows the arrangement of pressure intensifiers in modular construction.

Bei den einzelnen Ausführungsbeispielen finden für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen Verwendung.In the individual embodiments find the same Share the same reference numerals.

Eine sehr einfache Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehdurchführung, die infolge des in diesem Ausführungs beispiel gewählten, außerordentlich einfachen konstrukti ven Aufbaus allerdings nicht für sehr hohe und höchste Drücke, sondern nur für mittlere und hohe Drücke geeig net ist, zeigt Abb. 1. Im Ausführungsbeispiel ist eine rotierende Welle 1 relativ geringen Durchmessers darge stellt, wobei hervorgehoben werden muß, daß der im Aus führungsbeispiel gewählte konstruktive Aufbau auch für sich drehende Maschinenteile großen Durchmessers geeig net ist. In dem bewegten Bauteil 1 in Form einer Welle ist die Bohrung 2 angeordnet, in welche das zu übertra gende Arbeitsmedium über den Zuführungsraum 3 und die Zuführungsbohrung 4 hineinströmt. Der Zuführungsraum 3 kann sowohl als Ausnehmung im ruhenden Bauteil 5 in Form eines Gehäuses als auch als Eindrehung in dem bewegten Bauteil 1 angeordnet sein. Das ruhende Bauteil 5 kann entweder einteilig oder, wie in diesem Ausführungsbei spiel, aus einzelnen Scheiben bestehend aufgebaut sein. An dem Bauteil 1 befinden sich außerhalb der Drehdurch führung Einrichtungen - im dargestellten Ausführungsbei spiel ein Antriebsrad 6 -, über welche die zur Drehbewe gung notwendige Leistung von einem im einzelnen nicht dargestellten Antriebssystem auf das sich drehende Bau teil 1 übertragen wird. Ein oder mehrere Lager 7, die - falls erforderlich - auch Axialkräfte aufnehmen kön nen, sorgen für eine einwandfreie, spielarme Lagerung des rotierenden Bauteils 1 im ruhenden Bauteil 5.A very simple embodiment of the rotary union according to the invention, which, however, is not suitable for very high and highest pressures, but only for medium and high pressures, as a result of the extraordinarily simple constructive structure chosen in this embodiment, is shown in FIG. 1 a rotating shaft 1 is relatively small in diameter Darge, it must be emphasized that the design structure chosen in the exemplary embodiment is also suitable for rotating machine parts of large diameter. In the moving component 1 in the form of a shaft, the bore 2 is arranged, into which the working medium to be transferred flows via the feed space 3 and the feed bore 4 . The feed space 3 can be arranged both as a recess in the stationary component 5 in the form of a housing and as a recess in the moving component 1 . The resting component 5 can either be in one piece or, as in this embodiment, be made up of individual disks. On the component 1 are outside of the rotary leadthrough facilities - in the illustrated embodiment, a drive wheel 6 - via which the power required for rotary movement is transmitted from a drive system (not shown in detail) to the rotating construction part 1 . One or more bearings 7 , which - if necessary - can also absorb axial forces, ensure that the rotating component 1 is held in a faultless manner with little play in the stationary component 5 .

Der Zuführungsraum 3 steht über die Verbindungsleitung 8 mit dem Druckübersetzer 9 in Verbindung, von dessen Primär seite 10 der Druck des Arbeitsmediums auf den geringfü gig höheren Druck des Hilfsmediums, vorzugsweise Öl, auf der Sekundärseite 11 übersetzt wird. Dabei sind Kolben 12 mit der Kolbenstange des Druckübersetzers 9 vorzugs weise freifliegend gelagert. Über die Verbindungsleitung 13 wird der Öldruck in den Bereich der Kammer 14 für das Hilfsmedium auf der Rückseite der Dichtungen 15 über tragen, so daß die Dichtungen 15 nicht nur kraftentlastet sind, sondern bei Verwendung von Öl als Hilfsmedium durch den geringen Überdruck zusätzlich auch noch geschmiert werden. Dabei bildet sich zwischen den Dichtungen 15 und dem rotierenden Bauteil 1 ein Schmierfilm, weil das Öl im Bereich der Kammer 14 infolge des Differenzdruckes zum Zuführungsraum 3 und infolge der Drehbewegung des Bauteils 1 unter die Dichtungen 15 gezogen wird. The feed chamber 3 is connected via the connecting line 8 to the pressure intensifier 9 , from the primary side 10 of which the pressure of the working medium to the slightly higher pressure of the auxiliary medium, preferably oil, is translated on the secondary side 11 . Pistons 12 are preferably mounted free-floating with the piston rod of the pressure intensifier 9 . About the connecting line 13 , the oil pressure in the area of the chamber 14 for the auxiliary medium on the back of the seals 15 carry over, so that the seals 15 are not only relieved of force, but also lubricated when using oil as an auxiliary medium by the low pressure will. A lubricating film is formed between the seals 15 and the rotating component 1 because the oil in the area of the chamber 14 is drawn under the seals 15 due to the differential pressure to the feed chamber 3 and due to the rotational movement of the component 1 .

Der Dichtung 16 fällt die Aufgabe zu, den im Bereich der Kammer 14 anstehenden hohen Druck gegen den Atmosphären druck anzudichten, was nicht schwierig ist, weil in der Kammer 14 ein viskoses Hilfsmedium, meist Öl, als Druck medium verwendet wird.The seal 16 has the task of sealing the pressure in the area of the chamber 14 against the atmospheric pressure, which is not difficult because in the chamber 14 a viscous auxiliary medium, usually oil, is used as the pressure medium.

Ohne die zusätzliche Kammer 14 wäre es nicht möglich, Drehdurchführungen über längere Betriebszeiten hinweg bei sehr hohen und höchsten Drücken des zu übertragen den Arbeitsmediums und größeren Durchmessern der rotieren den Bauteile 1 zu betreiben. Ausschließlich die Tatsache, daß über die Kammer 14 ein Druckausgleich an der Dichtung 15 erfolgt und daß der Differenzdruck zwischen der Kammer 14 und dem Arbeitsmedium zum Schmieren der Dichtung 15 bei trägt, ist der Grund dafür, daß mit der erfindungsgemäßen Anordnung im Gegensatz zu den vorbekannten Drehdurchführun gen außerordentlich hohe Lebensdauern erreicht werden. Da die Dichtung 15 von der Kammer 14 aus geschmiert wird, führt die sich aus der beidseitigen vollen Druckbeaufschlagung dieser Dichtung ergebende höhere Anpreßkraft zwischen Dichtung 15 und rotierendem Bauteil 1 weiterhin dazu, daß Dichtwirkung und Dichtverhalten gegenüber herkömm lichen Dichtungen ganz erheblich verbessert werden.Without the additional chamber 14 , it would not be possible to operate rotary unions over longer operating times at very high and very high pressures of the working medium to be transmitted and larger diameters of the rotating components 1 . Solely the fact that a pressure equalization takes place on the seal 15 via the chamber 14 and that the differential pressure between the chamber 14 and the working medium contributes to the lubrication of the seal 15 is the reason why, in contrast to the previously known arrangement with the arrangement according to the invention Extremely long lifetimes can be achieved. Since the seal 15 is lubricated from the chamber 14 , the higher contact pressure between the seal 15 and the rotating component 1 resulting from the full pressurization of this seal on both sides also leads to the fact that the sealing effect and sealing behavior are improved considerably compared to conventional seals.

Um sehr hohe und höchste Drücke von ruhenden Bauteilen 5 auf drehende 1 übertragen zu können, ist eine symmetrische Ausführung der Drehdurchführung vorgesehen, damit die druckabhängig anwachsenden, sehr hohen Axialkräfte im ro tierenden Bauteil 1 ausgeglichen werden können.In order to be able to transmit very high and highest pressures from stationary components 5 to rotating 1 , a symmetrical design of the rotary feedthrough is provided so that the pressure-dependent, very high axial forces in the ro ting component 1 can be compensated.

Ein derartiges Ausführungsbeispiel einer einstufig druck ausgeglichenen, symmetrischen Drehdurchführung zeigt Abb. 2, der die gleiche Grundkonzeption wie dem Ausführungsbei spiel gemäß Abb. 1 zugrundeliegt. Um die Herstellung der Bauteile zu vereinfachen, wurden lediglich aus fertigungs technischen Gründen bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 2 die Dichtungen 15 und 16 in entsprechenden Aus nehmungen des rotierenden Bauteils 1 und nicht, wie im Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 1, in entsprechenden Aus nehmungen des ruhenden Bauteils 5 angeordnet. In Abb. 2 ist das rotierende Bauteil 1 analog zu Abb. 1 mit einer Bohrung 2 ausgerüstet, die mit dem Zuführungsraum 3 und der Zuführungsbohrung 4 in Verbindung steht, um eine ein wandfreie Zuleitung des Arbeitsmediums mit möglichst ge ringen Durchflußwiderständen zu erreichen. Über die Lager 7 ist das rotierende Bauteil 1 im ruhenden Bauteil 5 ver lagert. Die für die Drehbewegung notwendige Energie wird von einem nicht dargestellten Antriebssystem auf das auf dem rotierenden Bauteil 1 sitzende Antriebsrad 6 über tragen. Der Druckübersetzer 9 steht - ebenfalls analog zum Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 1 - mit seiner Primärsei te 10 über die Verbindungsleitung 8 mit dem Zuführungs raum 3 in Verbindung, die vom Arbeitsmedium durchströmt wird, während die Sekundärseite 11 des Druckübersetzers 9 über die Verbindungsleitung 13 an die Kammern 14 ange schlossen ist, durch welche die Dichtungen 15 kraftent lastet werden, weil eine beidseitige Druckbeaufschlagung erfolgt. Fig. 2 shows such an embodiment of a single-stage pressure-balanced, symmetrical rotary union, which is based on the same basic concept as the exemplary embodiment according to Fig. 1. To simplify the manufacture of the components, the seals were only of manufacturing technical reasons in the embodiment according to Fig. 2 15 and 16 in corresponding one of recesses of the rotary member 1 and not, as in the embodiment according to Fig. 1, recesses in corresponding one of the resting component 5 arranged. In Fig. 2, the rotating component 1 is equipped analogously to Fig. 1 with a bore 2 , which communicates with the feed chamber 3 and the feed bore 4 in order to achieve a wall-free supply of the working medium with as low as possible flow resistances. About the bearing 7 , the rotating member 1 is stored in the resting component 5 ver. The energy required for the rotary movement is transmitted from a drive system, not shown, to the drive wheel 6 seated on the rotating component 1 . The pressure intensifier 9 is - likewise analogous to the exemplary embodiment according to FIG. 1 - with its primary side 10 via the connecting line 8 to the feed space 3 , through which the working medium flows, while the secondary side 11 of the pressure intensifier 9 via the connecting line 13 to the Chambers 14 is closed, through which the seals 15 are loaded forcefully, because pressure is exerted on both sides.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Abb. 1 im wesentlichen da durch, daß die Drehdurchführung nach Abb. 2 symmetrisch aufgebaut ist, wobei die Zuführung für das Arbeitsmedium vorzugsweise als Symmetrieachse dienen kann.The embodiment according to Fig. 2 differs from the embodiment according to Fig. 1 essentially in that the rotary feedthrough according to Fig. 2 is constructed symmetrically, the feed for the working medium can preferably serve as an axis of symmetry.

Bei der Ausführung nach Abb. 3 sind zum Zwecke des stufen weisen Druckabbaus zwei Kammern 14 und 17 für das Hilfs medium hintereinander geschaltet. Bis hin zu den ersten hinter den Dichtungen 15 angeordneten Kammern 14 ist die Drehdurchführung analog zur Ausführungsart gemäß Abb. 2 aufgebaut. Der Druck in den Kammern 14 ist infolge der Zwischenschaltung des Druckübersetzers 9 jeweils etwas höher als der Druck des Arbeitsmediums im Zuführungs raum 3, so daß die Dichtungen 15 beidseitig mit Druck beaufschlagt, geschmiert und kraftentlastet sind. Bei sehr hohen und höchsten Arbeitsdrücken des in das ro tierende Bauteil 1 überzuleitenden Arbeitsmediums ent stehen naturgemäß auch extrem hohe Drücke in den Kam mern 14, die oberhalb gewisser Druckgrenzen vorteil hafterweise stufenartig abgebaut werden. Aus diesem Grunde sind hinter den Dichtungen 16 weitere Kammern 17 für das Hilfsmedium angeordnet, deren Druck be trächtlich unter dem Druck in den Kammern 14 liegt, so daß sich trotz extrem hoher Arbeitsdrücke der Dif ferenzdruck, den die Dichtungen 16 abzudichten haben, in vertretbaren Grenzen hält. Die Dichtungen 18 dichten dann den erheblich niederen Druck in den Kammern 17 ge gen den Atmosphärendruck ab.In the embodiment according to Fig. 3, two chambers 14 and 17 for the auxiliary medium are connected in series for the purpose of stepwise pressure reduction. Up to the first chambers 14 arranged behind the seals 15 , the rotating union is constructed analogously to the embodiment according to FIG. 2. The pressure in the chambers 14 is due to the interposition of the pressure booster 9 each slightly higher than the pressure of the working medium in the feed chamber 3 , so that the seals 15 are pressurized on both sides, lubricated and relieved of force. At very high and highest working pressures of the working medium to be transferred into the ro-forming component 1, there are naturally also extremely high pressures in the chambers 14 , which are advantageously gradually reduced above certain pressure limits. For this reason, 16 additional chambers 17 for the auxiliary medium are arranged behind the seals, the pressure of which is considerably below the pressure in the chambers 14 , so that, despite extremely high working pressures, the differential pressure which the seals 16 have to seal is within reasonable limits holds. The seals 18 then seal the considerably lower pressure in the chambers 17 ge from the atmospheric pressure.

Dieser stufenartige Aufbau läßt sich in beliebiger Weise fortsetzen, so daß bei extrem hohen Drücken, beispiels weise bis 20 000 bar und mehr, 5, 8 oder mehr Stufen analog zum Aufbau des Ausführungsbeispiels gemäß Abb. 3 hintereinander angeordnet werden können und auf diese Weise der jeweilige Differenzdruck, den die einzelnen Dichtungen abzudichten haben, in technisch beherrsch baren Grenzen bleibt. Den jeweiligen zusätzlichen Kam mern für das Hilfsmedium zugeordnete weitere Drucküber setzer 19 sind hydraulisch derart in den Kreislauf des Hilfsmediums eingefügt, daß von Kammer zu Kammer der Druck stufenweise abgebaut wird.This step-like structure can be continued in any way, so that at extremely high pressures, for example up to 20,000 bar and more, 5, 8 or more steps analogous to the structure of the embodiment according to Fig. 3 can be arranged one behind the other and in this way the The respective differential pressure that the individual seals have to seal remains within technically manageable limits. The respective additional Kam mers for the auxiliary medium associated with further pressure transducers 19 are hydraulically inserted into the circuit of the auxiliary medium such that the pressure is gradually reduced from chamber to chamber.

Wenn eine derartige Ausführungsform gewählt wird, dann kann in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfin dung erreicht werden, daß sich in Abhängigkeit vom Be triebsdruck des in das drehende Bauteil 1 zu überführen den Arbeitsmediums automatisch weitere Kammern für das Hilfsmedium zu- oder abschalten, wie das Ausführungs beispiel gemäß Abb. 3 zeigt. Die Sekundärseite 11 des Druckübersetzers 9 steht wie bei den Ausführungsbei spielen gemäß Abb. 1 und 2 über die Verbindungsleitung 22 unmittelbar mit den Kammern 14 in Verbindung. Über die Leitung 20 wird dieser Druck auf die kleine wirk same Fläche im Druckraum 26 des Druckübersetzers 19 über tragen und hier entsprechend dem Verhältnis der wirksamen Flächen in den Druckräumen 26 und 27 reduziert. Der ver minderte Druck steht dann vor dem Schaltventil 21 an.If such an embodiment is selected, then can be achieved in a further advantageous embodiment of the inven tion that depending on the operating pressure to be transferred to the rotating component 1 to transfer the working medium automatically switch on or off additional chambers for the auxiliary medium, such as the execution example according to Fig. 3 shows. The secondary side 11 of the pressure booster 9 is, as in the case of the exemplary embodiments, shown in FIGS. 1 and 2 via the connecting line 22 directly with the chambers 14 . Via the line 20 , this pressure is transferred to the small effective area in the pressure chamber 26 of the pressure booster 19 and is reduced here in accordance with the ratio of the effective areas in the pressure chambers 26 and 27 . The reduced pressure is then present before the switching valve 21 .

Der Druck in den Kammern 14 wird über die Verbindungslei tung 22 auch in den Druckraum 23 des hydraulischen Ser voelementes 24 für das Schaltventil 21 übertragen. Steigt der Druck in den Kammern 14 und damit auch im Druckraum 23 über ein bestimmtes kritisches Maß an, so wird die Feder 25 zusammengedrückt, so daß das Schaltventil 21 umge steuert wird. Nach dem Umsteuern wird der im Drucküber setzer 19 reduzierte Druck in die Kammern 17 der zweiten Stufe weitergeleitet und damit in die Funktionsabläufe der Drehdurchführung einbezogen. Auch nach dem Umschal ten des Schaltventils 21 steht der auf der Sekundärseite 11 des Druckübersetzers 9 herrschende Druck in den Kam mern 14 an, der geringfügig über dem Arbeitsdruck des in das drehende Bauteil 1 zu überführenden Arbeitsmediums liegt. Andererseits werden nach dem Umschalten die Kammern 17 mit Druck beaufschlagt, wobei der Druckübersetzer 19 so im Hydraulikkreislauf angeordnet ist, daß der Druck der Kammern 14 auf der kleinen wirksamen Fläche des Druckraumes 26 des Druckübersetzers 19 ansteht und der we sentlich geringere Druck, der sich auf der größeren wirk samen Fläche des Druckraumes 27 ergibt, über die Leitun gen 28 in die Kammern 17 übertragen wird. Das Übersetzungs verhältnis des Druckübersetzers 19 bestimmt somit das Druckverhältnis zwischen den Kammern 14 und 17. Hierdurch wird ein stufenweiser Abbau von außerordentlich hohen Drücken erreicht, die beim Einsatz von Drehdurchführungen unter extremen Bedingungen in den Kammern 14 auftreten können.The pressure in the chambers 14 is transmitted via the connecting line 22 also in the pressure chamber 23 of the hydraulic servo element 24 for the switching valve 21 . If the pressure in the chambers 14 and thus also in the pressure chamber 23 rises above a certain critical level, the spring 25 is compressed, so that the switching valve 21 is controlled vice versa. After the reversal, the reduced pressure in the pressure converter 19 is passed on to the chambers 17 of the second stage and thus included in the functional processes of the rotary union. Even after switching th the switching valve 21 is the prevailing on the secondary side 11 of the pressure intensifier 9 pressure in the chamber 14 , which is slightly above the working pressure of the working medium to be transferred into the rotating component 1 . On the other hand, after switching, the chambers 17 are pressurized, the pressure intensifier 19 being arranged in the hydraulic circuit in such a way that the pressure of the chambers 14 is present on the small effective area of the pressure space 26 of the pressure intensifier 19 and the considerably lower pressure that is present the larger effective surface of the pressure chamber 27 results in the lines 28 is transferred into the chambers 17 . The translation ratio of the pressure booster 19 thus determines the pressure ratio between the chambers 14 and 17th As a result, a gradual reduction of extremely high pressures is achieved, which can occur when using rotary unions under extreme conditions in the chambers 14 .

Die Druckübersetzer 9 und 19 haben vorzugsweise fliegende Kolben 12 und 29 mit Kolbenstangen, die - wenn sie infolge von Leckölverlusten in den einzelnen Kreisläufen in End lagen geraten sind - über die Schalter 30 und 31 Signalein richtungen betätigen und/oder nicht dargestellte Schalt ventile umsteuern, durch welche automatisch Öl nachgefüllt wird. Damit derartige Betriebszustände möglichst selten auftreten, sind in die Hydraulikkreisläufe für die Kammern 14 und 17 zusätzliche Druckspeicher 32 und 33 eingeschaltet, deren Speichervolumen um ein sehr großes Vielfaches größer ist als die während einer wöchentlichen oder monatlichen Betriebszeit möglichen Leckverluste.The pressure intensifiers 9 and 19 preferably have flying pistons 12 and 29 with piston rods, which - if they are in the end due to leakage oil losses in the individual circuits - operate via the switches 30 and 31 signaling devices and / or switch valves (not shown), which automatically replenishes oil. So that such operating conditions occur as rarely as possible, additional pressure accumulators 32 and 33 are switched into the hydraulic circuits for the chambers 14 and 17 , the accumulator volume of which is a very large multiple of the leakage losses that are possible during a weekly or monthly operating time.

Claims

1. Rotary union for the supply of liquid or gaseous working media from stationary components to components rotating about an axis of rotation or pivoting about a pivot axis and vice versa, preferably for sealing high and highest pressures, consisting of stationary and moving components with one or Several interposed lines and ducts for the supply and discharge of the working medium to be transferred, characterized in that the transmission space or the transfer spaces for the working medium between the one or the stationary and the moving components or the sealing components sealing or sealing gaskets their back or their backs from the pressure of an auxiliary medium, preferably oil, with at least the same pressure as on their front or their Vorderei th is or are.

2. Rotary union according to claim 1, characterized in that the seal ( 15 ) or seals ( 15 ) in the moving component ( 1 ) or the stationary component ( 5 ) is or are such that the pressure on both sides is too an increase in the sealing effect, preferably to increase the radial contact forces.

3. Rotary union according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure of the auxiliary medium is greater than the pressure of the working medium in order to achieve lubrication of the device ( 15 ) or the seals ( 15 ) when using oil as the auxiliary medium .

4. Rotary union according to one of the preceding claims, characterized in that the circuit of the working medium and the circuit of the auxiliary medium are connected to one another via one or more pressure intensifiers ( 9 ).

5. rotary union according to one of the preceding claims, characterized in that the primary side ( 10 ) of the or the pressure intensifier ( 9 ) with the larger effective surface with the working medium and the secondary side ( 11 ) with the smaller effective area with the auxiliary medium are connected to ensure in all operating states in the chambers ( 14 ) for the auxiliary medium on the back of the seal ( 15 ) or seals ( 15 ) an increased pressure compared to the pressure of the working medium.

6. Rotary union according to one of the preceding claims, characterized in that one or more pressure accumulators ( 32 , 33 , 39 ) are arranged in the circuit of the auxiliary medium in order to compensate for leakage losses in the circuit of the auxiliary medium.

7. Rotary union according to one of the preceding claims, characterized in that beyond the chamber ( 14 ) or the chambers ( 14 ) for the auxiliary medium and the sealing seal ( 16 ) or seals ( 16 ) one or more further chambers ( 17 , 35 ) for the auxiliary medium and further seals ( 18 , 36 ) assigned to them.

8. Rotary union according to one of the preceding claims, characterized in that the chambers ( 14 , 17 , 35 ) for the auxiliary medium and any further chambers are assigned separate circuits of the auxiliary medium.

9. Rotary union according to one of the preceding claims, characterized in that the respective, the chambers ( 14 , 17 , 35 ) for the auxiliary medium and further associated circuits of the auxiliary medium are each connected to one another via pressure intensifiers ( 19 , 38 ).

10. Rotary union according to one of the preceding claims, characterized in that between the chambers ( 14 , 17 , 35 ) for the auxiliary medium and other associated circuits of the auxiliary medium are located pressure intensifiers ( 19 , 38 ) are arranged so that the pressure spaces ( 26 ) with the smaller effective areas each with the previous, the pressure spaces ( 27 ) with the larger effective areas each with the subsequent circuits of the auxiliary medium in order to gradually reduce the pressure in the individual from chamber to chamber To achieve cycles of the auxiliary medium.

11. Rotary union according to one of the preceding claims, characterized in that each pressure circuit of the auxiliary medium pressure accumulator ( 33 , 39 ) are assigned to compensate for leakage losses.

12. Rotary union according to one of the preceding claims, characterized in that switching valves ( 21 , 37 ) are arranged in the individual circuits of the auxiliary medium, each of which automatically reaches the next circuit at a lower pressure when a limit pressure is reached in a circuit of the auxiliary medium switch to ensure the gradual pressure reduction between the chambers ( 14 , 17 , 35 ) and any following.

13. Rotary union according to one of the preceding claims, characterized in that the switching valves ( 21 , 37 ) are held in the blocking position by springs ( 25 , 41 ) and when the limit pressure is exceeded in the respective circuit of the auxiliary medium via pressure actuated servo elements ( 24 , 40 ) can be reversed.

14. Rotary union according to one of the preceding claims, characterized in that the feed space ( 3 ) for the working medium, the seals ( 15 , 16 , 18 , 36 ) and the chambers ( 14 , 17 , 35 ) for the auxiliary medium in the rotating component ( 1 ) are arranged.

15. Rotary union according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting line ( 13 ), the seals ( 15 , 16 , 18 , 35 ) and the chambers ( 14 , 17 , 35 ) for the auxiliary medium in the stationary construction part ( 5 ) are arranged.

16. Rotary union according to one of the preceding claims, characterized in that the seals consist of elastic materials and that the gaps between the resting components ( 5 ) and the moving components ( 1 ) additionally by support rings arranged on the sides of the seals ( 34 ) are closed.

17. Rotary union according to one of the preceding claims, characterized in that the switching valves ( 21 , 37 ) are designed as 2/2-way valves.

18. Rotary union according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure intensifiers ( 9 , 19 , 38 ) consist of cylinders and therein axially movable Kol ben with piston rods.

19. Rotary union according to one of the preceding claims, characterized in that the piston rods of the pressure intensifiers ( 9 , 19 , 38 ) protrude from one side of their housings and are connected to switches ( 30 , 31 ), which signals warnsig signals when critical end positions are reached trigger and / or control devices to automatically refill the auxiliary medium in the individual circuits and recharge the pressure accumulators ( 32 , 33 , 39 ).

20. Rotary union according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure intensifier ( 9 , 19 , 38 ), the switching valves ( 21 , 37 ) and the pressure accumulator ( 32 , 33 , 39 ) assigns modular hydraulic components ( 43 , 44 ) are attached to the outside of the rotating union.

21. Rotary union according to one of the preceding claims, characterized in that the modular hydraulic modules ( 43 , 44 ) are connected to the stationary component ( 5 ) of the rotary union via an intermediate plate ( 42 ).

22. Rotary union according to one of the preceding claims, characterized in that the openings of unused circuits of the auxiliary medium and the guide lines for the control pulses are closed by sealing plates ( 45 ).