DE8804045U1

DE8804045U1 - Drehdurchführung für Fluide

Info

Publication number: DE8804045U1
Application number: DE8804045U
Authority: DE
Original assignee: OTT GmbH; A Ott GmbH
Current assignee: OTT GmbH; A Ott GmbH
Priority date: 1988-03-25
Filing date: 1988-03-25
Publication date: 1989-07-20

Description

- 1 Drehdurchföhrung fOr Fluide.

Die Erfindung betrifft eine Drehdurchführung für Fluide zur kommunizierenden Verbindung eines Hohlraumes in einem feststehenden BehSuse mit einem Durchflußkanal in einer Hohlwelle, dessen Durchfluß absperrbar ist, mit einer Bleitringdichtung zwischen dem einen Ende der Hohluelle und dem Hohlraum und mit einer im Gehäuse vorgesehenen, in den Hohlraum mundenden AnschluBbohrung für die Einleitung des Fluide in den Hohlraum.

Derartige Drehdurchführungen für Fluide sind in den verschiedensten Ausführungen und for die verschiedensten Zwecke bekannt (vgl. Katalog B25D "DEUBLIN Rotating UNIONS" der Firma DEUBLIN GmbH, 0-6238 Hof heim-UJellau, Seiten 27 und 28). Derartige Drehdurchführungen werden beispielsweise in Uerbindungen mit ülerkzeugmaschinenspindeln oder auch in derartigen üJerkzeugmaschinenspindeln eingebauten Spanneinrichtungen verwendet, über die Drehdurchführung wird der Werkzeugmaschinen? Windel Kühlschmiermittel zugeführt und der Spanneinrichtung HydraulikOl. Solenge während der Rotation der mit der Itlerkzeugmaschinenspindel bzw. der Spanneinrichtung verbundenen Hohluelle die Zuführung des genannten Fluids erfolgt, treten an der Gleitringdichtung keine Probleme auf, da die Gleitringdichtung durch das Fluid gekühlt und geschmiert wird. Ee gibt jedoch Betriebszustände, bei denen die Hohlwelle zwar rotiert, Jedoch sin Durchfluß des Fluide unerwünscht oder nicht müglicii ist. Dies ist z.B. bei Spanneinrichtungen in einer Welle der Fall, bei denen die Spannkraft durch in der tueHe angeordnete Federn erzeugt wird und zum Lösen der Spanneinrichtung dieser Hydreuliköl unter Druck zugeführt werden muß. Das Lösen der Spanneinrichtung erfolgt jedoch nur während dee Stillstandes der lüelle. Rotiert die UeIIe₁ dann wird kein Hydrauliköl zugeführt. Ebenso unterbleibt

4 4 4·«» ««* &diams;

bei bestimmten Bearbeitungsvorgängen die KDnlschmiermittslzufuhr zu der rotierenden UJerkzeugmaschinenspindel. Die Folge dieser Betriebszustände ist, daß die Drehdurchführung nicht mehr von Fluid durchströmt wird. Hierdurch wird auch die kontinuierliche Kühlung der Gleitringdichtung unterbrachen. Durch die an der Gleitringdichtung entstehende Reibungswärme uird das Fluid erhitzt, es zersetzt sich, oder es entstehen Gasblasen und dann bricht auch die erforderliche Schmierung der Gleitringe zusammen, so daß diese zerstört werden. Die Zeit, mährend der die Hohlwelle bei unterbrochenem Durchfluß betrieben uerden kann, hMngt von der Art des Fluids und von der Drehzahl ab Bei höheren Drehzahlen, z.B. .5000 U/min,kann ein unterbrochener Durchfluß schon nach einigen Minuten zur Zerstörung der Gleitringe führen.

Es gibt auch Drehdurchführungen, bei denen die Gleitringe bei unterbrochenem Durchfluß hydraulisch oder pneumatisch voneinander abgehoben werden können. Eine derartige Drehdurchführung ist jedoch aufwendig im Aufbau und die Lebensdauer der Gleitringe ist bei leichtverschmutztem Fluid verkürzt. Bei derartigen Gleitringdichtungen weisen nämlich die Dichtflächen eine große Ebenheit auf und sind sehr hart. Gerät bei abgehobenen Gleitringen ein kleiner Fremdkörper zwischen die Dichtflächen und werden anschließend die Gleit* ringe wieder von der Feder und unter dem Druck des Fluids zusammengedr'lckt, dann führt dieser Fremdkörper zu einer sofortigen Zerstörung der Gleitringdichtung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Drehdurchführung für Fluide der eingangs ermähnten Art zu echaffen, bei der euch bei gesperrtem Durchfluß eine Kühlung und Schmierung der Gleitringe und dementsprechend eine hohe Lebensdauer der Gleitringdichtung gewährleistet let.

«I Il ¹¹J "&igr; &iacgr;

Il If I III · It»

tit .

Dies wird nach der Erfindung dadurch erraieht, daß die Qe- | nauae eine zweite in den Hohlraum mündende Anechlußbohrung aufweist, durch welche bei gesperrtem Durchfluß im Durchflußkanal und rotierender Hohlwelle Fluid aus dem Hohlraum in einen Fluld-Tenk od. dgl. ausleltbar let.

Die Erfindung geht bIbo von dem Gedenken aua, immer dann,

iuenn der Durchfluß durch den DurohfluBkanal betriebsbedingt ' unterbrochen iat und die Hohlwelle trotzdem rotieren muß, | die Strömung des Fluids zu dBr Gleitringdichtung weiterhin dadurch aufrechtzuerhalten, daß das durch die eine Anschlußbohrung in den Hohlraum einströmende Fluid durch die zusätzlich vorgesehene zweite Anschlußbohrung wieder susutrömen kann, wodurch eine kontinuierliche Zufuhr von Fluid zu der

Gleitringdichtung und damit eine ständige Kühlung und

Schmierung derselben aufrechterhalten wird. Die zweite Anschlußbohrung bildet sozusagen einen "Bypass", der ein zurückströmen von Fluid Bus dem Hohlraum In den Fluid-Tank ermöglicht. Durch die Aufrechterhaltung der Fluidzufuhr zu der Gleitringdichtung und die dadurch bedingte kontinuierliche Schmierung und Kühlung derselben, wird auch bei hohen Drehzahlen eine hohe Lebensdauer der Gleitringdichtung gewährleistet. Denn in anderen Betriebazuständsn, z.B. bei einer Spanneinrichtung, Hydrauliköl zum Lösen der Spanneinrichtung, oder bei einer ülerkzeugmeachlnenapindel Kühlmittel zugeführt werden soll, dann wird die zweite AnschluBbohrung über eine geeignete Schaltung entweder abgesperrt oder es r wird ihr ebenso wie der ersten AnechluBbohrung Fluid unter ü Druck zugeführt. In diesem Fall dienen dann beide Anschluß- ' bohrungen zum Einleiten von Fluid in den Hohlraum dee Gehäuses, j

t ti st i"vs t""

I »«· I · I at ·I

I·· I··· »I <t ·· Il

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung Bind In din Unteraneprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung ist In fölgindifn, anhand von in dtr Zeichnung dargestellten AusfUhrungebilipieltn nMher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein erstes AuafUhrungabBieplel im Axialeohnitt, Figur 2 ein zuieitea AuafUhrungsbeiapiel im Axialschnitt, Figur 3 ein drittes Ausführungsbeiapiel im Axialechnitt, Figur U das Schaltbild einer hydrauliechen Schaltung.

Bei den in der Zeichnung dargestellten AuafUhrungabeiepielen sind Teile gleicher Funktion jeuieila mit den gleichen Bezugazeichen bezeichnet, so daB nachfolgende detaillierte Beschreibung dea in Figur 1 dargestellten Auaführungabeispieles sinngemäß auch auf die in Figur 2 und 3 dargestellten AusfUhrungabelapiele zutrifft.

2Q In dem zweiteiligen Gehäuse 1 let mittels der Kugellager 2 eine Hohlwelle 3 drehbar gelagert. Die Hohlwelle 3 weist einen DurchfluQkanal U in Form einer zentralen Bohrung auf. Das Gehäuse 1 weist einen Hohlraum 5 auf und iat mit einer ersten AnechluBbohrung 6 versehen, die koaxial zur Achae A der Hohlwelle 3 angeordnet ist. Ferner weist das Gehäuse 1 eine zweite in den Hohlraum 5 mündende, radial zur Aches A v/erlaufende AnechluBbohrung 7 auf. Zwischen dem im Gehäuse angeordneten Ende 3a der Hohlwelle 3 und dem Hohlraum 5 ist eine Gleitringdichtung &thgr; vorgesehen. Oieae Gleitring-

3D dichtung &thgr; weist zwei Gleitringe 9, 10 auf, von denen der eine Bleifcflnf S fest int Ende 3s öer HehleeH« 3 angeordnet let und mit öieeer rtiittt» «ü»tSntf $·* ifttftvt Sltitring 10 in einer federbelasteten Druekhölse 11 befestigt iBt. Die DruckhÖlBB 11 iat durch den Heltestift 12 gegen

t · · · t tt t ··
·· ·&diams;·&diams;*·«&diams;·

• · ·· I t · ti «·

• · 4*44 ·«··

Drehung gegenüber dem GehtJuse 1 gesichert und In axialer Richtung verschiebbar. Durch eine ader mehrere Federn 13 wird sie in Richtung auf das Ende 3a der Hohlwelle 3 hin misstet, so daß die Gleitringe 9, 10 aneinandergepreSt werden. Die Qlaitringe <3_t 10 bestehen aus geeigneten Qleitujerksteff-Paarungen, beispielsweise Kohle auf gehärtetem Stahl, Siliciumcarbid, Porzellan od. dgl..

An dem anderen Ende 3b der Hohlwelle 3 kann ein federbe-

lastetes Sperrventil H» eingebaut sein. Dieses Sperrventil ist z.B. erforderlich, wenn die Drehaurenführung an einer dierkzeugmaachinenapindel angebaut uierden soll und der lüerkzeugmaachinenepindel ein Kühlschmiermittel zugeführt werden soll. Beim Werkzeugwechsel oder auch bei bestimmten Bearbeitungevorgöngen, bei denen kein Kühlschmiermittel erforderlich ist, soll das Sperrventil 1U die weitere KQhI-schmiermittelzufuhr absperren und verhindern, daß Restmengen von Kühlschmiermittel, die noch in den Zuleitungen zu der Drehdurchführung und in der Drehdurchführung selbst vorhanden sind, an dem Ende 3b der Hohlwelle 3 austreten. UJird die Drehdurchführung in Kombination mit einer in einer rotierenden Delle angeordneten Spanneinrichtung verwendet, bei der die Spannkraft durch Federn erzeugt wird und der Lösehub hydraulisch bewerkstelligt wird, dann kann (ijs

Sperrventil 1U entfallen. In diesem Fall ist dann der

Durchfluß durch die Hohlwelle durch den durch die Federn der Spanneinrichtung belasteten BetBtigungskolben der Spanneinrichtung unterbrochen, der, solange er nicht mit Druck beaufschlagt wird, eine ähnliche absperrende Wirkung hat wie ein federbelastetes Sperrventil.

Mittels ÖBf In figy* <* ÖS*g6§tellteft try^räuüssHeR Söftäi» turtgsanordnung kenn des FluiddufeHfluB en der zweiten AnschluBbohrung 7 gesteuert uerden. QJenn im Normalbetrieb Fluid durch die DrehdurnhfOhrung zu einer rotierenden

Il III) Il HII M Il
••«ff«···

Welle gefördert werden soll, dann erfolgt dies durch die Hochdruckpumpe 23«* Des Ventil 20 befindet eich dann in seift·?c in f ijui- k nicht dargestellten Schließstellung, wodurch die an die zweite Aneohlußbohrung 1 Rückleitung 23 2um Fluidtank 26 abgesperrt let. Dae 6 tritt dann durch die erste AnaahluBbohruns 6 in daa Gehäuse 1 ein und durchströmt die DrehdurphfUhrung, wobei der höhere Betriebsdruck das Sperrventil Ik öffnet.

Wenn an der rotierenden lilelle oder Spanneinrichtung kein

1...... ..!—-&Igr; J4 _ LJ__

geschaltet und die Niederdruckpumpe 2k eingeschaltet. Das Ventil 20 uiird in die in Figur U dargestellte öffnungsstellung gebracht. Die Niederdruckpumpe Zk fördert dann im KUhlbetrieb nur noch Fluid mit geringerem Druck zu der Anschlußbohrung 6. Dieses Fluid strömt dann, nachdem es die Gleitringdichtung &thgr; in der nachfolgend noch nöher beschriebenen lüeise gekühlt und geschmiert hat, an der zuiei ten AnschluSbohrung 7 aus und über die Rückleitung 25 in den Fluidtank 26 zurück. In beiden Fällen überwacht ein Strömungswächter 21, ob genügend Fluid zur Kühlung der DrehdurchfUhrung fließt. Überdruck üiird durch ein Druckbegrenzungsventil 22 verhindert.

blenn kein weiteres Fluid durch den Durchlaßkanal k der Hohlßielle 3 gefördert uierden soll, dann ist von dem normalen Betriebsdruck auf einen niedrigeren Druck umgeschaltet. Ein weiterer Austritt von Fluid aus dem Ende 3b dei Hohliiielle 3 wird dann durch das federbelastete Sperrventil T» verhindert. Im Falle einer federbelasteten Sperreinrichtung verhindert der Kolben der Betätigungeeinheit den weiteren Durchfluß durch den DurchlaBkanal k. Bei gesperrtem Durchfluß durch den Durchflußkanal <t kann weiterhin Fluid durch die AnschluBbohrung 6 in den Hohlraum 5 gelangen, welches durch die zweite AnschluBbohrung 7 wieder aus dem Hohlraum entweicht und in den Fluid-Tank zurückfließt. Das Fluid strömt, wie mit den Pfeilen angedeutet, von der ersten AnschluBbohrung in Richtung auf die Druckhülse 11 und sorgt für eine stetige Kühlung derselben. Andere, nicht von der Strömung berührte Teile, werden durch den sich einstellenden blärmefluB gekühlt. Eine derartige Kühlung ist in vielen Füllen ausreichend.

Bei sehr hohen Drehzahlen und bei langen Zeiten mit abgesperrtem Durchfluß reicht Jedoch diese einfache Lösung nicht mehr au·. Aue diesem Grund 1st gemäß Figur 2 in die erste AnachluBbohrung 6 ein Tragkörper 15 mit einem zur Achse A koaxialen Rohr 16 vorgesehen. Dleaea Rohr 16 erstreckt eich in Richtung zur Hohlwelle 3 hin und weist einen Innendurchmeeeer D1 auf, der kleiner iat als der Innendurchmesser D2 der Druokhülee 11. Dee Rohr 16 het die Wirkung einer DUee, eo daß der eue dem Rohr 16 euetretende Fluidetrom bie in den Bereich der Bleitringe 9, 10 gelengt und dleee direkt kühlt und echmlert. Oieee Aueführungeform hat den Vorteil, deB der hydreulieehe Uideretend der Drehdurchführung nicht erhöht wird.

t"n"ii Hf Mf &igr;

-S-

Bei dem in Figur 3 dargestellten Auafuhrungsbeispiel Erstreckt sich das vom Tragkörper B¹ getragene Bohr 16' bis in den Durchflußkanal k der Hohluialle 3 hinein. Hierdurch tiiird eine zwangsweise Führung des in die AnachluBbohrung 6 eingeleiteten Fluide geiuihrleistet. Das das Rohr 16* in Richtung a durchströmende Fluid tritt en der Mündung 16a aus und strömt dann zwischen der Außenwand des Ronroe'16' und der Wandung des DurchfluBkanales k in entgegengesetzter Richtung B zurück. Es kühlt hierbei direkt und z-.engsweise das Ende 3a der Hohlwelle, die Gleitringe 9, 1Q und auch die Druckhülse 11. Anschließend tritt das Fluid durch die zweite AnschluBbohrung 7 wieder aus dem GehSuse 1 aus. Bei dieser Anordnung ist eine optimale und zwangsweise Kühlung und Schmierung der Gleitringdichtung gewährleistet.

Ein gewisser Nachteil dieser Ausführungsform besteht jedoch darin, daß der hydraulische Widerstand der Drehdurchführung erhöht wird. Allerdinge werden in der Regel bei hohen Drehzahlen gleichzeitig auch keine hohen Durchflußströme gefordert.

• I I« <<| I t

Claims

Ansprüche

1. Drshdurchführung für Fluide zur kommunizierenden Verbindung eines Hohlraumes in einem feststehenden Gehäuse mit einem DurchfluBkanal in einer Hohlwelle, dessen Durchfluß absperrbar ist, mit einer Gleitringdichtung ziiiischen dem einen Ende der Hohlwelle und dem Hohlraum und mit einsr im Gehäuse vorgesehenen, in den Hohlraum mündenden AnschluBbohrung für die Einleitung dee Fluide in den Hohlraum,dadurch gekennzeichnet, daB das Gehäuse (1) eine zweite in den Hohlraum (5) münder.^a AnschluB-bohrung (7) aufweist, durch bleiche bei gesperrtem Durchfluß im DurchfluBkanal (U) und rotierender Hohlwelle O) Fluid aus dem Hohlraum (5} in einen Fluid-Tank od. dgl. ausleitbar ist.

2. Drehdurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB den beiden AnschluBbohrungen (6, 7) eine hydraulische Schaltung (B) zugeordnet ist, welche bei geschlossenem Durchfluß im DurchfluBkanal (<t) die zweite AnschluBbohrung (7) mit einem Fluid-Tank (26) verbindet.

3. Drehdurchführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dad die erste AnechluBbohrung (6) koaxial zur Hohlwelle (3) im Behause (D vorgesehen 1st.

U. Drehdurchführung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daB an die erste AnechluBbohrung (6) ein zur Hohlwelle (3) koaxiales Rohr (16, 16') angeschlossen ist, welches sich in Richtung zur Hohlwelle (3) Mn erstreckt und einen Inndendurchmeeeer (DD aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser (D2) der DruckhUlee (11).

t · * Pf lltl·

»··· ti · ·· ti

Drehdurßhführung neoh Anaprueh k, diduroh daß Bioh da· Rohr (16*) In dtn Durohf luftkanal <&iacgr;») *umindsat »ie in den Sereioh dee Qleitringaa bzui. dar Qleitrlnga (9, 10) dar Qlaitrlngdiohtung (&) eratrsokt.

DrehdurchfUhrung nach mindestens einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchfluß durch den Durchflußkanal (U) durch ein federbelBstetes Sperrventil (1U) absperrbar ist.