DE4203954C1

DE4203954C1 - Rotary feed coupling for pressurised gas or liquid - has sealing gap between sealing surfaces adjusted to allow axial displacement of rotor relative to stator

Info

Publication number: DE4203954C1
Application number: DE19924203954
Authority: DE
Inventors: Karl 8960 Kempten De Bauch
Original assignee: Iobb Produktideen Vorausentwicklung und Problemloesungen 8960 Kempten De GmbH
Current assignee: Iobb Produktideen Vorausentwicklung und Problemloesungen 8960 Kempten De GmbH
Priority date: 1992-02-11
Filing date: 1992-02-11
Publication date: 1993-06-17
Anticipated expiration: 2012-02-12

Abstract

The rotary feed coupling, used between a rotor (3) and a stator (2), is inserted between entry and exit lines for pressurised air, hydraulic fluid or a lubricant. The rotor (3) can slide axially relative to the stator (2) by adjusting the sealing surfaces (6) between them, its displacement controlled by a setting element (14). Pref. the sealing surfaces (6) are adjusted by varying their sealing gap. The setting element (14) is adjusted manually, or by using a bimetallic element (17) responding to a rise in temp. for increasing the sealing gap. USE - For indexing device or stepped turntable in machine tool etc.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehdurchführung mit den oberbegrifflichen Merkmalen des Patentanspruchs 1.The invention relates to a rotary union with the generic features of claim 1.

Eine derartige Drehdurchführung, wie sie beispielsweise zur Einführung von Druckluft, Hydrauliköl oder sonstigen Schmierflüssigkeiten bei Indexiervorrichtungen oder Rundtakttischen Verwendung findet, ist aus der DE 35 42 014 C1 bekannt. Hierbei wird auf das Problem bei derartigen Hochdruck- Drehdurchführungen hingewiesen, nämlich die Forderung nach Dichtigkeit einerseits und andererseits nach Leichtigkeit der Drehbewegung, da ansonsten durch die Reibung an den Dichtflächen hohe Energieverluste entstehen, die zu einer Überhitzung der Dichtungsflächen oder des eingeführten Mediums führen kann. Hierbei wird auch beschrieben, daß man zur Vermeidung von Reibung an den sich gegenüberliegenden Dichtungsflächen das durchgeführte Medium in einen Spalt zwischen den aufeinander gleitenden Dichtflächen eindringen läßt. Diese Maßnahme erreicht bei Hochdruck-Drehdurchführungen mit hohen Drehzahlen bzw. hohen Umfangsgeschwindigkeiten nicht aus, insbesondere beim Trockenlauf der Drehdurchführung ist sie wirkungslos. Für den letzteren Betriebszustand wird hierzu ein mechanisch vorgespanntes Rückschlagventil vorgeschlagen, das jedoch bei mehreren Medien-Zuleitungen die Drehdurchführung erheblich kompliziert.Such a rotating union, such as for Introduction of compressed air, hydraulic oil or other Lubricants for indexing devices or Rotary indexing tables are used, is from DE 35 42 014 C1 known. The problem with such high pressure Rotating unions pointed out, namely the demand for Tightness on the one hand and on the other hand for ease of Rotational movement, otherwise due to the friction on the sealing surfaces high energy losses occur, which lead to overheating of the Sealing surfaces or the medium introduced. This also describes that to avoid Friction on the opposite sealing surfaces performed medium in a gap between each other sliding sealing surfaces can penetrate. This measure accomplished for high-pressure rotary unions with high speeds or high Circumferential speeds are not sufficient, especially when Dry running of the rotating union is ineffective. For the the latter operating state becomes mechanical biased check valve proposed, but at several media supply lines significantly complicated.

Aus der DE 39 43 119 C1 ist des weiteren eine mehrkanalige Drehdurchführung zur Einführung von Druckluft in ein sich drehendes Teil, insbesondere einer Druckmaschine bekannt. Für eine kompakte Bauform und minimale Reibmomente, insbesondere im Stillstand bzw. im Langsamlauf, wird hierbei vorgeschlagen, an den Stirnflächen der Rillenkugellager Dichtscheiben anzubringen, die sich bei Druckluftbeaufschlagung dichtend an die seitlichen Anlageflächen der Innen- und Außenringe der Kugellager anlegen. Hierbei besteht jedoch der Nachteil, daß insbesondere bei Hochdruck-Drehdurchführungen der Dichtungsverschleiß ansteigt, so daß eine Leckage durch die Wälzlager gespült wird. Mitgeführte Verunreinigungen oder Abriebteilchen würden somit die Lebensdauer der Drehdurchführung, insbesondere bei Hochdruckbetrieb und/oder Umfangsgeschwindigkeiten, beträchtlich verkürzen.DE 39 43 119 C1 is also a multi-channel Rotary union for the introduction of compressed air into itself rotating part, in particular a printing machine. For a compact design and minimal friction, especially in Standstill or in slow motion is suggested here attach sealing washers to the end faces of the deep groove ball bearings, which seal against the side when compressed air is applied Create contact surfaces of the inner and outer rings of the ball bearings. However, there is the disadvantage that in particular High pressure rotary unions the seal wear increases, so that a leak is flushed through the roller bearings. Impurities or wear particles carried along would thus become the service life of the rotating union, especially at High pressure operation and / or peripheral speeds, considerable shorten.

Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Drehdurchführung anzugeben, die eine einfache Bauweise, eine hohe Betriebssicherheit und ein verbessertes Verschleißverhalten auch bei verschiedenen Medien und in verschiedenen Lastbereichen ermöglicht.Accordingly, the invention is based on the object Specify rotary union, which is a simple design, a high operational reliability and improved wear behavior also with different media and in different load ranges enables.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Drehdurchführung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This problem is solved by a rotary union according to the Features of claim 1.

Durch die axiale Verschiebbarkeit des Rotors bezüglich des Stators unter Veränderung der dazwischen gebildeten wirksamen Dichtflächen ergibt sich eine Veränderbarkeit der Dichtungsbelastungen, so daß sich das jeweilige Reibmoment bzw. die dadurch abhängige Erwärmung an den jeweiligen Betriebsfall anpassen läßt. Wenn beispielsweise im Trockenlauf kein Druckmedium durch die Drehdurchführung hindurchströmt, kann der Dichtspalt der Dichtflächen vergrößert werden, so daß der Anlagedruck der sich gegenüberliegenden Dichtflächen stark reduziert wird bzw. der Dichtspalt so groß wird, daß die sich gegenüberliegenden Dichtflächen vollständig voneinander getrennt sind. Im Betriebszustand des Trockenlaufes kann auch die Dichtlänge der sich gegenüberliegenden Dichtflächen des Stators oder Rotors so weit reduziert werden, daß sich nur noch eine sehr geringe Reibung ergibt, bzw. bei Reduzierung der Dichtlänge auf Null auch die Reibung an den Dichtflächen vollständig vermieden werden kann. Andererseits kann bei sehr hohen Drücken der Dichtspalt so weit verringert werden bzw. die Dichtlänge so weit erhöht werden, daß sich eine nahezu vollständige Abdichtung ergibt. Somit läßt sich die Drehdurchführung für die verschiedenen Betriebszustände auf die jeweils geforderte Dichtheit einstellen. Due to the axial displacement of the rotor with respect to the Stators changing the effective formed between them The sealing surfaces are changeable Sealing loads, so that the respective friction torque or the resulting heating to the respective operating case can be adjusted. If, for example, none in dry running Pressure medium flows through the rotating union, the Sealing gap of the sealing surfaces are enlarged so that the System pressure of the opposing sealing surfaces strong is reduced or the sealing gap becomes so large that the opposite sealing surfaces completely separated from each other are. In the operating state of the dry run, the Sealing length of the opposing sealing surfaces of the stator or rotors are reduced so far that there is only one results in very low friction or when reducing the sealing length zero friction on the sealing surfaces completely can be avoided. On the other hand, at very high pressures the sealing gap can be reduced so far or the sealing length so be increased far that an almost complete seal results. Thus, the rotating union for the different operating states to the respectively required Adjust tightness.

Darüber hinaus ist durch die axiale Verschiebbarkeit eine besonders einfache Verschleißkompensation bei mehrkanaligen Drehdurchführungen möglich, so daß bei Dichtungsverschleiß die Drehdurchführung ohne Wechsel der Dichtungen infolge der Axialverschiebung des Rotors bezüglich des Stators (respektive umgekehrt) die Dichtheit der Drehdurchführung wieder vollständig hergestellt werden kann. Aufgrund dieser Einstellbarkeit des Dichtspaltes und/oder der Dichtlänge können Fertigungstoleranzen auch größer gewählt werden.In addition, due to the axial displaceability particularly simple wear compensation for multi-channel Rotary unions possible, so that the seal wear Rotary union without changing the seals as a result of Axial displacement of the rotor with respect to the stator (respectively vice versa) the tightness of the rotating union is complete again can be manufactured. Because of this adjustability of the Sealing gap and / or the sealing length can manufacturing tolerances can also be chosen larger.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung bezüglich der Dichtspalteinstellung, Verschleißkompensation und Überhitzungsselbstschutz durch axiale Verschiebung zwischen Stator und Rotor wird durch ein Bimetallelement erreicht, das bei übermäßiger Temperatur der Drehdurchführung den Rotor in Richtung eines größeren Dichtspaltes und/oder einer geringeren Dichtlänge an der Dichtfläche verschiebt, so daß eine geringere Reibung und damit eine geringere Temperaturbelastung erreicht wird. Durch diese selbstregelnde Drehdurchführung können auch Bedienfehler, wie die Einstellung der Drehdurchführung mit zu hohem Anpreßdruck an der Dichtfläche, verhindert werden.A particularly advantageous embodiment in terms of Sealing gap adjustment, wear compensation and Overheating self-protection by axial displacement between The stator and rotor are achieved by a bimetallic element that if the rotating union temperature is excessive, the rotor in Towards a larger sealing gap and / or a smaller one Sealing length shifts on the sealing surface, so that a smaller Friction and thus a lower temperature load becomes. This self-regulating rotary leadthrough can also Operating errors, such as the setting of the rotating union with high contact pressure on the sealing surface can be prevented.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the invention are Subject of the subclaims.

Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der vorgeschlagenen Drehdurchführung anhand der Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Es zeigen:Below are several embodiments of the proposed rotary union with reference to the drawings explained and described. Show it:

Fig. 1 einen Halbschnitt durch eine Drehdurchführung; Figure 1 is a half section through a rotary union.

Fig. 2 einen Halbschnitt durch eine Drehdurchführung gemäß Fig. 1 mit einer zusätzlichen selbsttätigen Verstellmöglichkeit; FIG. 2 shows a half section through a rotary union according to FIG. 1 with an additional automatic adjustment possibility;

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der Drehdurchführung gemäß Fig. 1 mit einer Verstellung in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern; Fig. 3 shows a further embodiment of the rotary lead-through according to Figure 1 with an adjustment in function of various parameters.

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der Dichtflächen der Drehdurchführung gemäß Fig. 1; FIG. 4 shows an enlarged illustration of the sealing surfaces of the rotary union according to FIG. 1;

Fig. 5 eine abgewandelte Ausführung der Dichtflächen gemäß Fig. 4; Fig. 5 a modified embodiment of the sealing surfaces shown in Fig. 4;

Fig. 6 eine weitere Abwandlung der Dichtflächen der Drehdurchführung; und Fig. 6 shows a further modification of the sealing surfaces of the rotary feedthrough; and

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform der Dichtflächen der Drehdurchführung. Fig. 7 shows another embodiment of the sealing surfaces of the rotary union.

In Fig. 1 ist eine Drehdurchführung 1 dargestellt, die im wesentlichen aus einem hülsenförmigen Stator 2 und einem darin drehbar gelagerten Rotor 3 besteht. Im Stator 2 sind hier fünf Zuleitungen 4 für das unter Druck stehende Medium vorgesehen, die jeweils in einen nicht näher bezeichneten Ringraum münden, um von dort über eine entsprechende Anzahl von Ableitungen 5, die durch Radial- und Axialbohrungen im Rotor 3 gebildet sind, abgeführt zu werden. Zwischen den einzelnen Zuleitungen 4 sind Dichtflächen 6 vorgesehen, um ein Vermischen der einzelnen Medien zu vermeiden. Die Dichtflächen 6 sind durch aneinander anliegende wulstförmige Dichtringe 7 am Rotor 3 und in den Stator 2 eingesetzte Ringdichtungen 8 gebildet.In Fig. 1, a rotary union 1 is shown, which consists essentially of a sleeve-shaped stator 2 and a rotor 3 rotatably mounted therein. In the stator 2 there are five supply lines 4 for the pressurized medium, each of which opens into an annular space (not specified in more detail) in order to be discharged from there via a corresponding number of leads 5 , which are formed by radial and axial bores in the rotor 3 to become. Sealing surfaces 6 are provided between the individual feed lines 4 in order to avoid mixing of the individual media. The sealing surfaces 6 are formed by abutting bead-shaped sealing rings 7 on the rotor 3 and ring seals 8 inserted into the stator 2 .

Im Stator 2 sind des weiteren hier zwei Leckageanschlüsse 10 vorgesehen, die zu einer vorderen und hinteren Sammelkammer 9 führen, um ggfs. durchtretendes Fluid von den Lagern 11 und 12 fernzuhalten. Wie ersichtlich, ist das linke Lager als Loslager ausgebildet, dessen Außenring in dem Stator 2 verschiebbar ist. Das rechte Lager ist dahingegen quasi als Festlager ausgeführt, dessen Außenring zwischen Distanzringen 13 und einem Verstellelement 14 hier in Form einer Stellmutter fixiert ist.In the stator 2 , two leakage connections 10 are also provided here, which lead to a front and rear collecting chamber 9 in order to keep any fluid that may pass through from the bearings 11 and 12 . As can be seen, the left bearing is designed as a floating bearing, the outer ring of which is displaceable in the stator 2 . The right bearing, on the other hand, is designed as a fixed bearing, the outer ring of which is fixed between spacer rings 13 and an adjusting element 14 here in the form of an adjusting nut.

Wie ersichtlich, ist die zwischen Dichtring 7 und Ringdichtung 8 gebildete Dichtfläche 6 hinsichtlich der möglichen Dichtlänge nicht vollständig ausgenutzt. Falls sich somit ein Verschleiß an der Dichtfläche 6 zeigt, kann nach Entfernen der Stellmutter 14 und des Lagers 12 ein weiterer Distanzring 13 eingesetzt werden, so daß hierdurch der Rotor 3 bezüglich des Stators 2 nach rechts verschoben wird und sich hierdurch die Dichtlänge an der Dichtfläche 6 erhöht bzw. ein noch unverbrauchter Dichtungsteil in Eingriff gelangt. Hierdurch kann auf einfache Weise die Dichtheit der Drehdurchführung wiederhergestellt werden. Da bei einem zusätzlich eingesetzten Distanzring 13 die Einschraublänge des Verstellelementes 14 verringert wird, ragt dieses aus dem Stator 2 weiter heraus, so daß am Außenumfang ggfs. durch eine Gradeinteilung in Art einer Nachstellmarke 15 der jeweilige Verschleiß der Dichtung abgelesen werden kann.As can be seen, the sealing surface 6 formed between the sealing ring 7 and the ring seal 8 is not fully utilized with regard to the possible sealing length. If there is thus wear on the sealing surface 6 , a further spacer ring 13 can be inserted after removing the adjusting nut 14 and the bearing 12 , so that the rotor 3 is shifted to the right with respect to the stator 2 and the sealing length on the sealing surface is thereby changed 6 increased or a still unused sealing part comes into engagement. In this way, the tightness of the rotating union can be restored in a simple manner. Since the screw-in length of the adjusting element 14 is reduced with an additionally inserted spacer ring 13 , this protrudes further from the stator 2 , so that the respective wear of the seal can be read on the outer circumference by grading in the manner of an adjustment mark 15 .

Andererseits kann für den Fall, daß beispielsweise von dem Hochdruckbetrieb auf einen Niederdruckbetrieb umgestellt werden soll und damit die Dichtlänge und das Reibmoment an den Dichtungen verringert werden soll, aus dem dargestellten Paket der Distanzringe 13 ein (oder mehrere) Distanzring(e) entfernt werden, so daß sich hierdurch eine geringere Anlagelänge zwischen den auf dem Rotor 3 ausgebildeten wulstförmigen Dichtringen 7 und den im Stator 2 eingelassenen Ringdichtungen 8 ergibt. Hierdurch wird das Reibmoment durch die verringerte Anlagefläche reduziert, so daß sich durch die Verschiebung des Rotors 3 nach links eine verbesserte Eignung für Trockenlauf ergibt. Generell ist festzustellen, daß bei einer Verschiebung des Rotors 3 nach links entsprechend dem Pfeil a sich die Drehdurchführung 1 für hohe Drehzahlen und geringere Drücke eignet, während bei einer Verschiebung nach rechts eine höhere Dichtheit bei hohen Drücken und eine Nachstellung bei Verschleiß erreichen läßt. Es sei darauf hingewiesen, daß sich diese Umstellung zwischen den verschiedenen Betriebszuständen und zur Verschleißkompensation durch das herausschraubbare Verstellelement 14 in kürzester Zeit erledigen läßt.On the other hand, in the event that, for example, a changeover from high-pressure operation to low-pressure operation and thus the sealing length and the frictional torque at the seals are to be reduced, one (or more) spacer ring (s) can be removed from the illustrated package of spacer rings 13 , so that this results in a shorter contact length between the bead-shaped sealing rings 7 formed on the rotor 3 and the ring seals 8 embedded in the stator 2 . As a result, the friction torque is reduced by the reduced contact surface, so that the displacement of the rotor 3 to the left results in improved suitability for dry running. In general, it should be noted that when the rotor 3 is shifted to the left in accordance with the arrow a, the rotary union 1 is suitable for high speeds and lower pressures, while a shift to the right can achieve greater tightness at high pressures and readjustment when worn. It should be pointed out that this changeover between the various operating states and for wear compensation can be carried out in a very short time by means of the screw-out adjusting element 14 .

In Fig. 2 ist gegenüber dem manuell nachstellbaren Verstellelement 14 eine selbsttätige Einstellung des Verstellelementes 14 gezeigt, während ansonsten der Aufbau der Drehdurchführung 1 mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet ist. Hierbei weist die Drehdurchführung 1 beidseits des Lagers 12 Tellerfedern 16 auf, die den Außenring des Lagers 12 in seiner Position definieren. Hierbei dient das rechte Tellerfederpaket auch der Verschleißkompensation, indem bei sich verschleißenden Ringdichtungen 8 der Rotor 3 tiefer in den Stator 2 hineingezogen wird und sich somit an den Dichtflächen 6 eine größere Dichtlänge ergibt. Die automatische Entlastung in Abhängigkeit von der Gehäusetemperatur der Drehdurchführung 1 ergibt sich durch ein Bimetallelement 17, das zwischen einer Ringfläche am Stator 2 und dem Lager 12 angeordnet ist. Hierbei ist das Bimetallelement 17 in der Position gezeichnet, die es bei erhöhter Temperatur der Drehdurchführung 1 einnimmt. In dieser Position ist das scheibenförmige Bimetallelement 17 flach ausgerichtet, so daß der Rotor 3 relativ gering in den Stator 2 eintaucht, so daß sich an den Dichtflächen 6 nur eine relativ geringe Dichtlänge ergibt. Durch diese relativ geringe Dichtlänge 1 (vergleiche auch Fig. 4 in vergrößerter Darstellung) ergibt sich eine geringere Reibung an den Dichtflächen 6 und somit eine Temperaturreduzierung der gesamten Drehdurchführung 1. Bei reduzierter Temperatur wölbt sich das Bimetallelement 17 in Richtung auf das Lager 12 auf, so daß hierdurch der Rotor 3 stärker in den Stator 2 in axialer Richtung a hineingezogen wird und somit die Dichtheit der Dichtflächen 6 erhöht. Durch entsprechende Auswahl des Bimetallelementes läßt sich somit die Maximaltemperatur auf einen bestimmten Grenzwert einstellen, so daß eine Überhitzung der Dichtungen vermieden wird. Durch diese selbsttätige Nachstellung wird somit die Betriebssicherheit der Drehdurchführung wesentlich erhöht. Es sei darauf hingewiesen, daß sich durch diese selbsttätige Nachstellung aufgrund der Formänderung des Bimetallelementes 17 die Länge der Drehdurchführung 1 nicht ändert, sondern diese Ausführung ebenso kompakt ist wie die mit manueller Nachstellbarkeit gemäß Fig. 1. Durch den geringen Platzbedarf des Bimetallelementes läßt sich die selbsttätige Nachstellung auch in der Ausführung gemäß Fig. 1 anstatt der Distanzringe 13 wahlweise einsetzen, so daß eine leichte Nachrüstbarkeit möglich ist.In FIG. 2, an automatic adjustment of the adjustment element 14 is shown in relation to the manually readjustable adjusting element 14 while otherwise the structure of the rotary feedthrough 1 with like reference numerals being characterized. Here, the rotating union 1 on both sides of the bearing 12 has disc springs 16 , which define the outer ring of the bearing 12 in its position. Here, the right plate spring assembly also serves to compensate for wear by pulling the rotor 3 deeper into the stator 2 when the ring seals 8 wear out, thus resulting in a greater sealing length on the sealing surfaces 6 . The automatic relief depending on the housing temperature of the rotary union 1 results from a bimetal element 17 , which is arranged between an annular surface on the stator 2 and the bearing 12 . Here, the bimetallic element 17 is drawn in the position which it assumes at an elevated temperature of the rotating union 1 . In this position, the disk-shaped bimetallic element 17 is aligned flat, so that the rotor 3 dips relatively little into the stator 2 , so that there is only a relatively small sealing length on the sealing surfaces 6 . This relatively small sealing length 1 (see also FIG. 4 in an enlarged representation) results in less friction on the sealing surfaces 6 and thus a temperature reduction in the entire rotary union 1 . At a reduced temperature, the bimetallic element 17 bulges in the direction of the bearing 12 , so that the rotor 3 is thereby pulled more strongly into the stator 2 in the axial direction a and thus increases the tightness of the sealing surfaces 6 . By appropriate selection of the bimetallic element, the maximum temperature can thus be set to a certain limit value, so that overheating of the seals is avoided. This automatic readjustment significantly increases the operational reliability of the rotating union. It should be noted that this automatic adjustment due to the change in shape of the bimetallic element 17 does not change the length of the rotary union 1 , but this version is just as compact as that with manual adjustability according to FIG using automatic adjustment also in the embodiment of Fig. 1 instead of the spacer rings 13 selectively so that an easy retrofitting is possible.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform des Verstellelementes 14 gezeigt, wobei die Verschiebekraft für den Rotor 3 durch eine Druckkammer 18 in Form eines Hydraulik- oder Pneumatikzylinders aufgebracht wird. Statt der Druckkammer 18 könnte auch ein elektrisch angesteuerter Stellmotor oder Schrittmotor vorgesehen sein. Die Flüssigkeitszufuhr zu der Druckkammer 18 und damit die Stellung des Rotors 3 bezüglich des Stators 2 (Eintauchtiefe und damit Dichtlänge-Einstellung) wird von einem Steuerelement 19, beispielsweise einem Mikroprozessor und Stellventilen in Abhängigkeit von einem oder mehreren Sensoren 20 bis 23 gesteuert. Die Einflußgrößen für die Verstellung der Eintauchtiefe bzw. Dichtlänge des Rotors 3 bezüglich des Stators 2 sind hierbei die Temperatur der Drehdurchführung 1, die Leckage an den Leckageanschlüssen 10, der Zuführdruck an den Zuleitungen 5 und das Abstützmoment des Stators 2. Zur Messung dieser Einflußgrößen sind ein Temperatursensor 20, ein Durchflußsensor 21 zur Feststellung der Leckage, ein Drucksensor 22 zur Messung des Zuführdruckes und ein Drehmomentsensor 23 vorgesehen, der über einen Abstützhebel 24 mit dem entsprechend geringfügig verdrehbaren Stator 2 verbunden ist. Diese Einflußparameter stellen ein direktes Maß für die Dichtungsbelastung der Dichtfläche 6 dar. Wenn beispielsweise die Dichtlänge an der Dichtfläche 6 besonders hoch ist, steigt die Temperatur an dem Temperatursensor 20, während die durch den Durchflußsensor 21 erfaßte Leckage gering ist. Bei einer großen Dichtlänge ergibt sich auch eine relativ hohe Reibleistung und ein entsprechendes Reaktionsmoment auf den Drehmomentsensor 23. Bei geringer Dichtlänge ergeben sich die umgekehrten Werte an den Sensoren 20, 21 und 23. Der Drucksensor 22 dient insbesondere zur Erfassung des jeweils an den Zuleitungen 4 herrschenden Zuleitungsdruckes, wobei bei hohen Spitzendrücken eine große Dichtlänge 1 (vgl. auch Fig. 4) gefordert wird, während bei niedrigen Drücken oder bei Trockenlauf eine geringe Dichtlänge erforderlich ist. Mit diesen Einflußparametern wird über das Steuerelement 19 ggfs. mit entsprechendem Vergleich durch Sollwertkurven die Zuführmenge an die Druckkammer 18 gesteuert bzw. geregelt, so daß die Eintauchtiefe des Rotors 3 in den Stator 2 entsprechend der gewünschten Dichtlänge 1 und/oder des gewünschten Dichtspaltes s (vgl. Fig. 5) in Abhängigkeit von wenigstens einer der durch die Sensoren 20 bis 23 erfaßten Einflußgrößen beeinflußt wird.In Fig. 3, another embodiment of the adjustment element 14 is shown, wherein the displacement force for the rotor 3 through a pressure chamber 18 in the form of a hydraulic or pneumatic cylinder is applied. Instead of the pressure chamber 18 , an electrically controlled servomotor or stepper motor could also be provided. The liquid supply to the pressure chamber 18 and thus the position of the rotor 3 with respect to the stator 2 (immersion depth and thus sealing length setting) is controlled by a control element 19 , for example a microprocessor and control valves, depending on one or more sensors 20 to 23 . The influencing variables for the adjustment of the immersion depth or sealing length of the rotor 3 with respect to the stator 2 are the temperature of the rotary union 1 , the leakage at the leakage connections 10 , the supply pressure at the feed lines 5 and the supporting torque of the stator 2 . To measure these influencing variables, a temperature sensor 20 , a flow sensor 21 for determining the leakage, a pressure sensor 22 for measuring the supply pressure and a torque sensor 23 are provided, which is connected to the correspondingly slightly rotatable stator 2 via a support lever 24 . This influence parameters represent a direct measure for the sealing stress on the sealing surface 6. For example, if the seal length at the sealing surface 6 is particularly high, the temperature rises to the temperature sensor 20, while detected by the flow sensor 21 leakage is small. With a large sealing length, there is also a relatively high friction power and a corresponding reaction torque to the torque sensor 23 . If the sealing length is short, the reverse values are obtained at sensors 20 , 21 and 23 . The pressure sensor 22 is used in particular to detect the supply pressure prevailing at the supply lines 4 , a large sealing length 1 (cf. also FIG. 4) being required at high peak pressures, while a low sealing length is required at low pressures or when running dry. With these influencing parameters, the supply quantity to the pressure chamber 18 is controlled or regulated via the control element 19, with a corresponding comparison, if necessary, so that the immersion depth of the rotor 3 in the stator 2 corresponds to the desired sealing length 1 and / or the desired sealing gap s ( see FIG. 5) as a function of at least one of the influencing variables detected by sensors 20 to 23 .

In Fig. 4 sind zwei Dichtflächen 6 aus den vorhergehenden Figuren vergrößert dargestellt. Die Dichtflächen 6 ergeben sich durch Aneinanderlegen einerseits eines wulstartigen Dichtringes 7 am Rotor 3 und andererseits der im Stator 2 eingelassenen Ringdichtungen 8. Die Ringdichtung 8, z. B. eine Teflon-Gleitringdichtung weist hierbei mehrere mäanderförmige Lamellen auf, so daß sich je nach Axialposition gemäß dem Pfeil a des Rotors 3 eine größere oder kleinere Dichtlänge l ergibt. Durch Veränderung der Dichtlänge l aufgrund der Axialverschiebung des Rotors 3 bezüglich dem Stator 2 läßt sich somit der Dichtheitsgrad und die Reibung der Dichtfläche 6 steuern. Zwischen den bevorzugt einstückig am Rotor 3 ausgebildeten Dichtringen 7 sind jeweils Einstiche 27 vorgesehen, wobei der Übergang durch Radien 26 abgerundet ist.In FIG. 4, two sealing surfaces 6 of the previous figures are enlarged. The sealing surfaces 6 result from the abutting of a bead-like sealing ring 7 on the rotor 3 on the one hand and the ring seals 8 embedded in the stator 2 on the other hand. The ring seal 8 , for. B. a Teflon mechanical seal here has several meandering lamellae, so that depending on the axial position according to the arrow a of the rotor 3 there is a greater or lesser sealing length l. By changing the sealing length l due to the axial displacement of the rotor 3 with respect to the stator 2 , the degree of tightness and the friction of the sealing surface 6 can thus be controlled. Grooves 27 are provided between the sealing rings 7, which are preferably formed in one piece on the rotor 3 , the transition being rounded off by radii 26 .

In Fig. 5 ist eine entsprechende vergrößerte Darstellung gezeigt, wobei anstatt der Radien 26 in Fig. 4 ein konisch gestalteter Übergang 28 vorgesehen ist. Durch Axialverschiebung des Rotors 3 ergibt sich somit nicht nur eine Änderung der Dichtlänge l sondern auch eine Veränderung des Dichtspaltes s in radialer Richtung gesehen. Bei entsprechender Nach-rechts- Verschiebung des Rotors 3 ist somit ein berührungsloser Umlauf des Rotors 3 möglich und somit eine sehr geringe Verlustleistung, wie sie bei Trockenlauf oder bei niedrigen Drücken bei noch zulässiger Leckage möglich ist. Es sei darauf hingewiesen, daß zwischen den jeweiligen Zuleitungen 4 und damit den entsprechend ausgebildeten Dichtringen 7 jeweils ein Leckleitungsanschluß vorgesehen sein kann, so daß ein Überströmen der Medien von einer zu einer anderen Zuleitung 4 bei Zulassung einer gewissen Leckage zur Erreichung einer minimalen Reibleistung nicht möglich ist. Weiterhin sei betont, daß anstatt des Radius 26 oder des Konus 28 auch Übergänge in Form einer Hyperbel oder einer Parabel oder einer sonstigen geometrischen Form in jeweiliger Anpassung an das Druckmedium oder die gewählte Dichtungsform möglich ist.A corresponding enlarged representation is shown in FIG. 5, a conical transition 28 being provided instead of the radii 26 in FIG. 4. Axial displacement of the rotor 3 thus results not only in a change in the sealing length l but also in a change in the sealing gap s seen in the radial direction. Right-to-with a corresponding displacement of the rotor 3, a contactless rotation of the rotor 3 is possible and thus a very low power loss, as is possible for dry running or at low pressures at or permissible leakage. It should be noted that a leak line connection can be provided between the respective supply lines 4 and thus the correspondingly configured sealing rings 7 , so that an overflow of the media from one to another supply line 4 is not possible if a certain leakage is permitted in order to achieve a minimal frictional output is. It should also be emphasized that instead of the radius 26 or the cone 28 , transitions in the form of a hyperbola or a parabola or some other geometric shape are also possible, in each case adapting to the pressure medium or the selected seal shape.

In Fig. 6 ist gegenüber den Ausführungsformen mit zusätzlichen Ringdichtungen 8 eine Spaltabdichtung mit sich gegenüberliegenden metallischen Oberflächen dargestellt. Diese Oberflächen können jedoch auch aus geeigneten Kunststoffen gebildet sein. Hierbei nimmt der Rotor 3 im wesentlichen eine kegelige Außenform ein, während der Stator 2 mit einer entsprechenden Innenkegelform gestaltet ist. In der unteren Hälfte von Fig. 6 sind hierbei die Dichtflächen durch relativ lange kegelförmige, berührungslose Dichtflächen gebildet. Diese Abdichtungsform eignet sich insbesondere für Viskoseflüssigkeiten. Hierbei ist der Grad der Abdichtung an den Dichtflächen 6 durch Axialverschiebung des Rotors 3 relativ zum Stator 2 einstellbar. Zur Erhöhung der Dichtigkeit können, wie im oberen Teil von Fig. 6 dargestellt, an der innen- oder außenliegenden Dichtfläche 6 scharfkantige Einschleifringe 30 vorgesehen sein, die eine sehr geringe Verschleißfestigkeit aufweisen und sich somit bei Berührung mit dem Stator 2 gezielt abnutzen und daher eine besonders hochwertige Dichtfläche ergeben. Das Material des Stators 2 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel mit entsprechend hoher Verschleißfestigkeit (z. B. vergüteter Stahl) gewählt, während der Einschleifbereich z. B. aus Kupfer, oder auch der gesamte Rotor 3 aus einem derartigen Material gebildet ist.In FIG. 6, a sealing device is shown with opposing metal surfaces compared to the embodiments having additional ring seals 8. However, these surfaces can also be formed from suitable plastics. The rotor 3 essentially assumes a conical outer shape, while the stator 2 is designed with a corresponding inner cone shape. In the lower half of FIG. 6, the sealing surfaces are formed by relatively long conical, non-contact sealing surfaces. This form of sealing is particularly suitable for viscous liquids. The degree of sealing on the sealing surfaces 6 can be adjusted by axially displacing the rotor 3 relative to the stator 2 . To increase the tightness, as shown in the upper part of FIG. 6, sharp-edged slip-in rings 30 can be provided on the inner or outer sealing surface 6 , which have very low wear resistance and thus wear out deliberately when they come into contact with the stator 2 and therefore a result in a particularly high-quality sealing surface. The material of the stator 2 is selected in the exemplary embodiment shown here with a correspondingly high wear resistance (for example tempered steel), while the grinding-in area z. B. of copper, or the entire rotor 3 is formed from such a material.

In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform der Dichtflächen 6 dargestellt, wobei die jeweilige Dichtfläche aus einem axialen Teilbereich 6a und einem radial gerichteten Teilbereich 6b besteht. Bei einer Relativverschiebung zwischen Stator 2 und Rotor 3 verändert sich einerseits die Dichtlänge im Dichtflächen-Teilbereich 6a, während sich der Spalt im Teilbereich 6b besonders stark ändert und sich somit durch Axialverschiebung des Rotors 3 die wirksame Dichtfläche 6 und damit der Dichtigkeitsgrad und reziprok hierzu die Reibleistung verändern läßt. In Fig. 7 another embodiment of the sealing surfaces 6, wherein the respective sealing surface of an axial portion 6 a and a radially directed portion 6 is b. With a relative displacement between the stator 2 and the rotor 3 , the sealing length in the sealing surface portion 6 a changes on the one hand, while the gap in the portion 6 b changes particularly strongly and thus the effective sealing surface 6 and thus the degree of tightness and reciprocally changes due to the axial displacement of the rotor 3 this can change the friction.

Es sei darauf hingewiesen, daß sich die Dichtungsanordnung gemäß den Fig. 4 und 5 auch umkehren läßt, also beispielsweise die metallische Dichtringfläche 7 sich am Stator 2 befinden kann, während sich die Kunststoff-Ringdichtungen 8 dann gegenüberliegend am Rotor 3 befinden. Bei mehrkanaligen Ausführungen mit mehreren Zuleitungen 4 kann auch eine Wechselbauweise, also einerseits der Dichtring 8 für einen Kanal am Stator 2 vorgesehen sein, während für eine andere Zuleitung der Dichtring 8 auch am Rotor 3 mit entsprechend umgekehrter Bauweise sich befinden kann.It should be pointed out that the sealing arrangement according to FIGS. 4 and 5 can also be reversed, for example the metallic sealing ring surface 7 can be located on the stator 2 , while the plastic ring seals 8 are then located opposite one another on the rotor 3 . In the case of multi-channel designs with a plurality of supply lines 4 , an interchangeable design, that is to say the sealing ring 8 for a channel on the stator 2, can also be provided, while for a different supply line the sealing ring 8 can also be located on the rotor 3 with a correspondingly reversed design.

Claims

1. Rotary feedthrough for introducing pressurized gaseous or liquid media from a stator into a rotor, which can be rotated against one another to form sealing surfaces and have at least one feed line and one discharge line for the media, characterized in that the rotor ( 3 ) is opposite the stator ( 2 ) is axially displaceable by changing the effective sealing surfaces ( 6 ) formed between them, and an adjusting element ( 14 ) is provided for displacing the rotor ( 3 ) relative to the stator ( 2 ).

2. Rotary feedthrough according to claim 1, characterized in that the displacement of the sealing gap (s) of the sealing surfaces ( 6 ) can be changed.

3. Rotary union according to claim 1 or 2, characterized in that the sealing length (l) of the sealing surfaces ( 6 ) can be changed by the displacement.

4. Rotary union according to one of claims 1 to 3, characterized in that the adjusting element ( 14 ) is actuated manually.

5. Rotary union according to one of claims 1 to 3, characterized in that the adjusting element ( 14 ) has a bimetallic element ( 17 ) which, at elevated temperature on the rotary union ( 1 ), the rotor ( 3 ) in the direction of a larger sealing gap (s) and / or a shorter sealing length (l) on the sealing surfaces ( 6 ).

6. Rotating union according to one of claims 1 to 3, characterized in that the adjusting element ( 14 ) is formed by an actuator, the axial stroke depending on a temperature sensor ( 20 ) on the rotating union ( 1 ) and / or a flow sensor ( 21 ) a leakage connection ( 10 ) and / or a pressure sensor ( 22 ) on a feed line ( 4 ) and / or a torque sensor ( 23 ) on the stator ( 2 ) is controlled via a control element ( 19 ).

7. Rotary union according to one of claims 1 to 6, characterized in that the sealing surfaces ( 6 ) are formed by sealing rings ( 7 ) on the rotor ( 3 ) and by ring seals ( 8 ) on the stator ( 2 ).

8. Rotary feedthrough according to one of claims 1 to 6, characterized in that the sealing surfaces ( 6 ) are formed by sealing rings ( 7 ) on the stator ( 2 ) and by ring seals ( 8 ) used in the rotor ( 3 ).

9. Rotary feedthrough according to one of claims 1 to 7, characterized in that the sealing rings ( 7 ) of the rotor ( 3 ) each have intermediate recesses ( 27 ) with a rounded transition ( 26 ).

10. Rotary feedthrough according to one of claims 1 to 8, characterized in that the sealing rings ( 7 ) with intervening recesses ( 27 ) have a conical transition ( 28 ).

11. Rotary union according to one of claims 1 to 10, characterized in that the ring seals ( 8 ) have meandering slats ( 25 ).

12. Rotary feedthrough according to one of claims 1 to 6, characterized in that the sealing surfaces ( 6 ) between metallic surfaces of the rotor ( 3 ) and the stator ( 2 ) are formed, which have a conical outer and / or inner shape.

13. Rotary union according to claim 12, characterized in that on the sealing surfaces ( 6 ) of the rotor ( 3 ) and / or the stator ( 2 ) sharp-edged slip rings ( 30 ) are provided made of a material with low wear resistance.

14. Rotary feedthrough according to claim 12 or 13, characterized in that the sealing surfaces ( 6 ) in cross section between the individual feed lines ( 4 ) are provided in a step-like manner with an axially and a radially oriented partial region ( 6 a, 6 b).