WO2011128284A1 - Rotary leadthrough for hot steam - Google Patents

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WO2011128284A1
WO2011128284A1 PCT/EP2011/055598 EP2011055598W WO2011128284A1 WO 2011128284 A1 WO2011128284 A1 WO 2011128284A1 EP 2011055598 W EP2011055598 W EP 2011055598W WO 2011128284 A1 WO2011128284 A1 WO 2011128284A1
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WO
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shaft
sealing
rotary feedthrough
distribution chamber
pressure distribution
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Application number
PCT/EP2011/055598
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German (de)
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Inventor
Uwe Kark
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Kark Ag
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L27/00Adjustable joints, Joints allowing movement
    • F16L27/08Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe
    • F16L27/087Joints with radial fluid passages
    • F16L27/093Joints with radial fluid passages of the "banjo" type, i.e. pivoting right-angle couplings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S30/40Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/30Arrangements for connecting the fluid circuits of solar collectors with each other or with other components, e.g. pipe connections; Fluid distributing means, e.g. headers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47Mountings or tracking

Definitions

  • the invention relates to a rotary feedthrough for superheated steam, in particular for use in solar thermal systems.
  • the invention further relates to a system of a solar thermal system, comprising a solar thermal collector and a rotary feedthrough.
  • the incident solar radiation is focused by means of an optical element, for example a Fresnel lens, onto an absorber through which heat transfer fluid flows.
  • an optical element for example a Fresnel lens
  • the energy stored in the form of heat in the heat transfer fluid can then be fed via pipelines connected to the solar collector devices, eg. Heat exchangers, and made usable there.
  • the heat transfer fluid in the absorber is heated so much that it participates in a phase transition towards the gaseous form.
  • the gaseous heat transfer fluid can then be used to drive a turbine, where it cools again, goes into a liquid state and the absorber can be fed again.
  • the optical element should always perpendicular to the be aligned with incident solar radiation. It is known to mount the solar collector for this purpose pivotable about at least one axis, so that the optical element can be tracked to the position of the sun.
  • the absorber usually firmly connected to the optical element. Therefore, the position of the absorber changes in the above-described tracking of the solar collector. Depending on whether a one- or two-axis tracking of the solar collector takes place, the absorber is pivoted about one or two axes. Nevertheless, the supply and discharge of heat transfer fluid - and thus the flow through the absorber - must be ensured.
  • the invention has for its object to provide a device which allows the supply and discharge of heat transfer fluid in the liquid or gaseous state along a pivot axis of a solar thermal collector.
  • the invention relates to a rotary feedthrough for heat transfer fluid in the liquid or gaseous state for use in solar thermal systems
  • a shaft with a hollow bore, a pressure-distribution space annularly surrounding the shaft, which is bounded in the axial direction by at least one spring collar fixedly connected to the shaft, and with a arranged in the region of the pressure distribution chamber connecting bore through the wall of the Hollow bore, as well as at least one sealing and bearing bush, wherein each of the sealing and bearing bushes is flush against the side facing away from the pressure distribution chamber side of their respective adjacent spring collar and biased against it.
  • the invention further relates to a system comprising a thermal solar collector mounted pivotably about at least one pivot axis with an optical element and an absorber, which is designed to flow through with heat transfer fluid, and at least one rotary union with a shaft having a hollow bore, a pressure distribution chamber surrounding the shaft which is bounded in the axial direction by at least one spring collar fixedly connected to the shaft, and with a connection bore arranged in the region of the pressure distribution chamber through the wall of the hollow bore, and at least one sealing and bearing bush, each sealing and bearing bush being flush the side facing away from the pressure distribution chamber side of the respective adjacent Federbundes and biased against it, wherein the shaft of the at least one rotary feedthrough is arranged coaxially with one of the at least one pivot axis and the absorber of the thermal solar collector rotates firmly and fluidly connected to the hollow bore or the pressure distribution chamber.
  • heat transfer fluid can be introduced into the pressure distribution chamber.
  • the pressure distribution chamber is arranged in a ring around the shaft and limited by at least one, with the shaft fixed and pressure-tight connected spring collar. It is preferred if the pressure chamber is delimited by two (spaced apart) spring collars, so that the pressure distribution chamber between see the two spring struts lies.
  • pressure and bearing bushings are provided according to the number of spring collars.
  • the shaft can be rotatably or slidably mounted in the or the sealing and bearing bushes. Depending on a sealing and bearing bush is sealed to the of
  • the heat transfer fluid passes through the connecting hole in the hollow bore of the shaft.
  • the hollow bore is preferably designed as an axial blind hole.
  • the hollow bore then has only one opening at one end of the shaft.
  • the connection bore is designed as a through hole through the wall of the hollow bore, so that pressure distribution chamber and hollow bore are fluid-conductively connected to each other.
  • the heat carrier fluid can flow away through the at least one opening of the hollow bore. If the hollow bore is designed as an axial blind hole, then the heat transfer fluid can flow through the opening at one end of the shaft. If the hollow bore is designed as an axial through hole, then the heat transfer fluid can flow out through the openings at the respective ends of the shaft.
  • Fluid flow would be interrupted by the rotary feedthrough according to the invention.
  • the rotary feedthrough according to the invention can also be flowed through in the reverse direction.
  • the fluid then flows in the opposite direction, namely from the at least one opening of the hollow bore through the connection bore in the pressure distribution chamber.
  • the absorber In the case of thermal solar collectors, it is possible, in particular, for the absorber to be fixed in a rotationally fixed manner to the shaft and to be connected in a fluid-conducting manner to at least one opening of the hollow bore. The solar collector can then rotate around the axis of the shaft
  • Rotary feedthrough and be pivoted relative to the pressure distribution chamber without the inflow or outflow of heat transfer medium fluid to or from the absorber would be interrupted. But it is of course also possible that the absorber is secured against rotation relative to the pressure distribution chamber and the pivoting movement relative to the shaft of the rotary feedthrough or an associated component takes place. It is preferred if the sealing and bearing bushes are held in a housing which has an opening for the passage of the shaft and an inlet and outlet opening, wherein the inlet and outlet opening opens into the pressure distribution chamber. In embodiments with more than one spring collar of the pressure distribution chamber is between the spring struts of the shaft. Heat transfer fluid can be introduced into or out of the pressure distribution chamber via the inlet and outlet opening in the housing. Since the sealing and bearing bushes are held in the housing and the shaft opposite the
  • Sealing and bearing bushes is rotatable, the shaft is also rotatably mounted relative to the housing.
  • the pressure distribution chamber and the sealing and bearing bushes are sealed relative to the housing, so that fluid can flow out of the pressure distribution chamber only through the inlet and outlet openings in the housing or the connecting bore of the shaft or can flow into the pressure distribution chamber.
  • a circumferential spring lip may be provided on the housing. The spring lip abuts in the assembled state of the device to a sealing and bearing bush and exerts a biasing force on a sealing and bearing bush in the direction of the adjacent spring collar due to elastic deformation. Since the spring lip is circumferential, the system is also pressure-tight on a sealing and bearing bush. Between a sealing and bearing bush and the adjacent spring lip so a fluid passage is not possible.
  • the region of at least one sealing and bearing bush, which rests flush against one of the spring collars is of spherical design. Due to the crowned design, a small sealing surface is achieved at the same time high surface pressure between the sealing and bearing bush and spring collar. Even with a slight misalignment of the shaft relative to one of the sealing and bearing bushings, a good sealing effect is achieved due to this crowned configuration.
  • breakaway torque denotes the moment required to overcome the static friction between the sealing and bearing bushes and the spring struts or the shaft
  • breakaway torque is particularly advantageous for use in Solarthermischen plants, since the rotation speed around the pivot axis of the solar collectors is very small.
  • the sealing and bearing bushes can be used in one piece as
  • Flange be executed. But it is also possible that they are made in two parts, each with a collar and a socket part. The latter offers the advantage of easier manufacture of the sealing and bearing bushes. However, this can increase the assembly costs of the rotary feedthrough.
  • the spring collars are firmly connected to the shaft disc springs.
  • the connection of the spring struts to the shaft is designed pressure-tight. "Pressure-tight" in the sense of this invention means that a fluid passage between two pressure-tight interconnected elements is not possible.
  • the spring struts can be made in one piece with the shaft, but it is also possible that they are subsequently attached to the shaft, for example by welding.
  • the spring collars are therefore preferably made of corrosion-resistant spring steel. Further preferred it, if the shaft is made of corrosion resistant spring steel. It is further preferred if at least one sealing and bearing bush or at least the collar part of a two-part sealing and bearing bush made of graphite. Graphite is characterized by good self-lubrication properties and heat tolerance.
  • the housing is designed in two parts, wherein the two parts are preferably sealed against each other by a pinch seal made of copper. It is further preferred if the pressure distribution chamber is arranged in one of the two housing parts. This prevents the parting line between the two housing parts from passing through the pressure distribution chamber and forming a possible leak on the pressure distribution chamber.
  • the at least one opening of the hollow bore can be designed as a sealing cone, so that a further component, for example.
  • An absorber or a conduit, pressure-tight manner can be connected to the rotary feedthrough according to the invention. It is further preferred that a threaded or clamping ring is provided at the end of the shaft on which the blind hole is arranged. Alternatively, it is possible that at the end of de the shaft on which the blind hole is arranged, a part of a cutting ring connection is formed.
  • torque supports can be provided in a rotationally fixed manner relative to the distributor chamber and / or rotationally fixed relative to the shaft. About such a torque support loads on the connection areas between rotary feedthrough and other components can be reduced.
  • the system according to the invention comprises a thermal solar collector with an optical element and an absorber.
  • incident solar radiation can be focused on the absorber.
  • the absorber is designed so that it can be flowed through by heat transfer fluid.
  • the thermal solar collector is pivotally mounted about at least one pivot axis.
  • the optical element can be aligned so that it is as perpendicular to the incident solar radiation as possible. If only one pivot axis is provided, it is possible to track the solar collector according to the time of day of the sun. If the solar collector can also be pivoted about a second pivot axis, a compensation of the seasonal solar movement is also possible.
  • the absorber can be designed as an elongated absorber tube.
  • the optical element may be a linear Fresnel lens which focuses the incident solar radiation onto the absorber tube. A linear one Fresnel lens does not focus the incident solar radiation on one point but along a focus line. The absorber tube is then arranged along this focal line.
  • the system according to the invention further comprises a rotary feedthrough according to the invention.
  • the absorber pipe is connected to the rotary feedthrough, either rotationally fixed and fluid-conducting with the hollow bore or with the pressure distribution chamber.
  • the shaft of the rotary feedthrough is arranged coaxially with one of the at least one pivot axis.
  • heat transfer fluid is supplied to the absorber of the solar collector or can run off, regardless of the position around the at least one pivot axis of the thermal solar collector.
  • the heat transfer fluid can, for example, pass from the pressure distribution chamber via the connection bore and the hollow bore into one end of the absorber tube. If a further rotary feedthrough is provided at the opposite end of the absorber tube, the heat transfer fluid can flow away via this additional rotary feedthrough.
  • the thermal solar collector is thus pivotable about the pivot axis, without the supply or the outflow of heat transfer fluid would be interrupted.
  • This additional device stored in the heated, discharged from the absorber tube heat transfer fluid stored energy can be converted into usable energy.
  • This additional device may be a heat exchanger or to be a turbine.
  • the cooled in the additional device heat transfer fluid can then be supplied to the absorber again. It is preferred if two rotary unions are provided per pivot axis. The supply of heat transfer fluid can then be ensured via a rotary feedthrough, while the heat transfer fluid is discharged from the absorber via the other rotary feedthrough.
  • the rotary unions can also fulfill the function of supporting the solar thermal collector around a pivot axis. Separate bearings are then no longer required.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of an inventive
  • FIG. 2 is a sectional view through the first embodiment along section line II-II of Figure 1; 3 shows a section through the first embodiment along the section line III-III of Figure 1; 4 shows a sectional illustration through the first embodiment along the section line IV-IV from FIG. 1; 5 is a sectional view of a second embodiment of a rotary feedthrough according to the invention;
  • FIG. 6 is a sectional view of a third embodiment of a rotary feedthrough according to the invention.
  • FIG. 7 shows a plan view of the third embodiment according to FIG. 6; FIG. and
  • FIG. 8 shows a schematic representation of a system according to the invention.
  • Figures 1 to 4 a first embodiment of a rotary feedthrough 1 according to the invention is shown.
  • Figure 1 shows a side view of the rotary feedthrough 1
  • Figure 2 is a sectional view of the rotary feedthrough 1 along the section line II-II shown in Figure 1.
  • the rotary feedthrough 1 comprises a shaft 10 which is rotatably mounted in a housing 20.
  • the rotary feedthrough 1 is designed so that - regardless of the position of the shaft 10 relative to the housing 20 - heat transfer fluid in the liquid or gaseous state from an inlet and outlet port 21 in the housing 20 to an opening 11 on an end face 12 of the shaft 10 (or conversely) can flow.
  • a hollow bore 13 is provided.
  • the hollow bore 13th is aligned concentrically with the axis of the shaft 10 and designed as a blind hole.
  • a pressure distribution chamber 14 is provided, which surrounds the shaft 10 in an annular manner.
  • the pressure distribution chamber 14 is limited in the axial direction of the shaft 10 by two spring collars 15.
  • the spring struts 15 are formed integrally with the shaft 10 and thus firmly and pressure-tightly connected thereto.
  • connection bore 16 is provided in the area of the pressure distribution chamber 14.
  • the connection bore 16 is a through-bore through the wall of the hollow bore 13. Through the connection bore 16, the hollow bore 13 and pressure-distribution chamber 14 are connected to one another in a fluid-conducting manner.
  • the opening 11 on the one end 12 of the shaft 10 is connected to the pressure distribution chamber 14 so that heat transfer fluid from the pressure distribution chamber 14 to the opening 11 on one end face 12 of the shaft 10 can pass.
  • a reverse flow direction of the heat transfer fluid is of course possible.
  • the spring struts 15 can - as shown - be designed in one piece with the shaft. But you can also made separately from the shaft 10 and then with the shaft 10 pressure-pressure-tight, eg. By welding, be connected.
  • the spring collars 15 are designed so that they can be elastically pivoted or deformed in the axial direction of the shaft 10.
  • the shaft 10 is mounted in two sealing and bearing bushes 30. Between sealing and bearing bushes 30 and the shaft 10 is a sliding bearing. In each case one of the sealing and bearing bushes 30 is flush against the side facing away from the Druckverteiler- 14 side 17 of a spring collar 15 and is biased against this. Between a sealing and bearing bush 30 and the adjacent spring collar 15 so there is a contact pressure. By the voltage applied to the spring collar 15 part of the sealing and bearing bush 30 prevents fluid between the sealing and bearing bush 30 and shaft 10 can pass.
  • the sealing and bearing bushes 30 are designed as flanged bushings, wherein the voltage applied to one side 17 of a spring collar 15 waist section 31 of the sealing and Lagerb chse 30 is configured crowned. Due to the crowned design of the collar section 31 of the sealing and bearing bushes 30 creates a small sealing surface 32 between a spring collar 15 and a sealing and bearing bushing 30. Due to the small sealing surface 32 there is a high surface pressure, which is a good sealing effect Episode has. Due to the crowned design of the collar section 31 of the sealing and bearing bushings 30, a high sealing effect is achieved even when there is a slight skewed position of the shaft 10 relative to a sealing and bearing bush 30.
  • the sealing and bearing bushes 30 are rotatably supported in the housing 20.
  • the housing 20 comprises a first and a second housing part 22, 23, which are sealed with a metallic 0-ring (for example, a pinch seal 24 made of copper) against each other.
  • the pressure distribution chamber 14 is arranged in a 22 of the two housing parts 22, 23.
  • the parting line 28 between the two housing parts 22, 23 thus does not extend through the pressure distribution chamber 14.
  • the parting line 28 therefore does not form a possible leak at the pressure distribution chamber 14.
  • the above-mentioned inlet and outlet opening 21 is provided in the first housing part 22 and arranged so that it is in the assembled state of the rotary feedthrough 1 in connection with the pressure distribution chamber 14.
  • the inlet and outlet opening 21 is provided with an internal thread 25.
  • the housing 20 also has an opening 27 for the passage of the shaft 10.
  • the shaft 10 and the spring collars 15 connected in one piece are made of corrosion-resistant spring steel. provides. This ensures that even in extreme applications with temperatures of over 450 ° C and high pressures up to 150 bar, the spring collars 15 can still be deformed elastically. The sealing effect between Federbün- the 15 and sealing and bearing bushes 30 is guaranteed even in such extreme applications.
  • the sealing and bearing bushes 30 are made of graphite. As a result, a lower friction between the sealing and bearing bushes 30 and the shaft 10 is achieved, which has a low breakaway torque of the rotary feedthrough 1 result.
  • the opening 11 of the blind hole 13 is designed as a sealing cone.
  • the shaft 10 has an external thread 18.
  • a threaded ring 40 is fixed, which surrounds the shaft 10 annular and regularly distributed over its circumference through holes 41 having internal thread.
  • the threaded ring 40 can be against the shaft 10 non-rotatable, fastened relative to the housing 20 rotatable component. Due to the design of the blind hole 11 as a sealing cone can be a pressure-resistant, fluid-conducting connection between a rotatable member and the shaft 10 accomplish.
  • the threaded ring 40 is shown in detail in Figure 3 as a sectional view along the section line III-III of Figure 1.
  • the threaded ring 40 is screwed onto the external thread 18 of the shaft 10 and secured by a threaded pin 42 against unwanted release of the shaft 10. He is so rotatably connected to the shaft 10.
  • the threaded ring 40 has uniformly over the circumference and around the opening for the shaft 10 distributed holes with internal thread 41. At these holes with internal thread 41, a component on the threaded ring 41 and thus with the shaft 10 can be connected by screws or bolts.
  • the component is preferably designed so that it is also fluid-conductively connected to the opening 11 on the end face 12 of the shaft 10 during attachment to the threaded ring 41.
  • a torque support 43 is further provided, with the loads on the bore with internal thread 41 or inserted therein screws or bolts due to torques about the axis of the shaft 10 can be greatly reduced.
  • FIG 4 shows a sectional view of the housing 20 according to the section line IV-IV of Figure 1 is shown.
  • the illustrated first housing part 22 has distributed over the circumference and arranged around the axis of the shaft 10 holes 26.
  • the holes 26 are equipped with an internal thread.
  • the second housing part 23 can be fixedly connected to the first housing part 22.
  • FIG. 5 shows a second exemplary embodiment of a rotary feedthrough 1 according to the invention.
  • the rotary feedthrough 1 from FIG. 2 is largely identical to the rotary feedthrough 1 from FIGS. 1 to 4, for which reason reference is made to the statements there. The following will be only the differences between the two embodiments.
  • two connecting bores 16 are provided in the exemplary embodiment shown in FIG.
  • the two connecting bores 16 lie on a common axis and can be produced in a production step as a through-bore through the shaft 10.
  • the flow resistance of the rotary feedthrough 1 can be reduced.
  • the sealing and bearing bushes 30 are made in two parts and that with a socket part 33 and a collar part 34.
  • the bushing parts 31 are the sliding bearing of the shaft 10 in the housing 20.
  • the collar parts 32 of the sealing and bearing bushes 30 are each the side facing away from the pressure distribution chamber 14 side of one of the spring collars 15 of the shaft.
  • waistband member 32 prevents fluid between the waistband 32 and the shaft 10 can pass.
  • a sealing of the pressure distribution chamber 14 with respect to the outside of the shaft 10 or the environment is achieved.
  • the region of the sealing and bearing bushes 30 and the collar parts 32 which bears against one of the spring collars 15, designed crowned.
  • FIG. 5 furthermore shows how a further component 90 can be fastened to the shaft 10.
  • the component 90 has a fluid channel 91, whose one end 92 in the Sealing cone of the opening 11 of the hollow bore 13 of the shaft 10 can be inserted.
  • the component 90 further has a circumferential projection 93, which is engaged behind by a clamping ring 94.
  • the clamping ring 94 is connected via screws 95 which engage in the holes with internal thread 41 of the threaded ring 40, with the threaded ring 40 and thus the shaft 10 rotatably connected.
  • fluid can pass from the inlet and outlet opening 21 in the housing 20 via the pressure distribution chamber 14, the connection bores 16 and the hollow bore 13 heat transfer fluid into the fluid channel 91 of the component 90 with the rotary feedthrough 1 according to the invention.
  • a reverse flow direction is possible.
  • threaded ring 40 is connected to the component 90 and an associated clamping ring engages behind a projection on the shaft 10 (not shown).
  • FIGs 6 and 7 a third embodiment of a rotary feedthrough 1 according to the invention is shown.
  • the rotary feedthrough 1 of Figures 6 and 7 is identical in many parts to the rotary feedthrough according to Figures 1 to 4, and 5, which is why reference is made to the statements there.
  • particular attention is paid to the differences between the exemplary embodiments. It is also self- understandable that individual aspects, such. Example, the configuration of the shaft 10 for connection to other components 90 (see Fig .. 5) are interchangeable between the individual embodiments.
  • the rotary feedthrough 1 according to FIGS. 6 and 7 differs mainly in that only one spring collar 15 is provided on the shaft 10. With this spring collar 15, the pressure chamber 14 is limited in the axial direction on one side. The limitation of the pressure chamber 14 in the axial direction on the other side is ensured by the housing 20 and the first housing part 22.
  • the sealing and bearing bush 30 is in this case made in two parts, wherein the bushing part 33 of the sliding bearing of the shaft 10 is used while the collar part 34 does not necessarily contribute to the storage of the shaft 10.
  • the collar part 34 is, as described below, pressed with a bias to the spring collar 15, so that between the spring collar 15 and waistband 34 no liquid can pass through.
  • a circumferential spring lip 29 is provided on the second housing part 23.
  • the spring lip 29 is in the illustrated assembled state of the rotary feedthrough 1 on the collar part 34 of the sealing and bearing bush 30 and exerts a biasing force on the collar part 34 in the direction of the spring collar 15 due to elastic deformation. Since the spring lip 11 is also circumferential, the system is on the collar part 34 of the sealing and bearing bush 30 pressure-tight. So there can be no liquid keits between the collar portion 34 of the bearing bush 30 and the spring lip 29 abutting thereon pass.
  • the shaft 10 is still stored in a guide bush 40 in addition to the socket part 33 of the sealing and bearing bush 30.
  • a spacer 41 in the form of a ball is also provided, with which the distance between the shaft 10 and the housing part 22 is fixed. The shaft 10 is then held in position due to the bias on the spring collar 15 and the spacer 41, while remaining naturally rotatable.
  • the collar part 34 of the sliding and bearing bush 35 is made of graphite, the bushing part 33 and the guide bushing 40 can also be made of other material.
  • the bushing part 33 and / or the guide bushing 40 may alternatively be designed as rolling bearings.
  • the rotary feedthrough 1 according to the invention is suitable both for the rotary feedthrough of liquid heat transfer fluid and of heat transfer fluid in gaseous form. The latter is particularly required for use with thermal solar collectors in which an initially liquid heat transfer medium is heated to such an extent that a phase change takes place towards the gas form.
  • a system 100 with a corresponding thermal solar collector 101 is shown in FIG.
  • the system 100 includes a solar thermal collector 101 having an optical element 102 and an absorber 103.
  • the optical element 102 is a linear fresnel lens perpendicular to the optical element 102 concentrating incident solar radiation on a focus line.
  • the absorber 103 is arranged in the focal line of the optical element 102.
  • the absorber 103 is designed as an absorber tube through which heat transfer fluid can flow. The heat transfer fluid flowing through the absorber 103 is heated by the solar radiation focused on the absorber 103.
  • the solar thermal collector 101 is pivotable about a first and a second pivot axis 201, 202. Due to the pivotability about the two pivot axes 201, 202 a biaxial tracking of the solar thermal collector 101 to the sun is possible.
  • the thermal solar collector 101 can always be aligned with the sun so that the sun's rays impinge perpendicularly on the optical element 102.
  • Swivel axes 201, 202 is flowed through by heat transfer fluid.
  • the system 100 comprises rotary unions 1 according to the invention.
  • FIGS. 1 to 5 For an explanation of the rotary unions according to the invention, reference is made to FIGS. 1 to 5 and the above explanations.
  • two rotary unions 1 are provided, which are aligned with their respective shaft 10 coaxial with the pivot axis 201 and with the end faces 12 of the respective shafts 10 opposite.
  • the thermal solar collector 101 is fixedly connected to the shafts 10 of the rotary feedthrough 1. Due to the rotatable bearings of the shafts 10 in the housings 20 of the rotary unions 1, the solar collector 101 is pivotable relative to the housings 20 of the rotary unions 1 about the pivot axis 201. An additional storage of the solar collector 101 about the pivot axis 201 is not required.
  • the respective openings 11 in the shafts 10 of the rotary leadthrough 1 are connected in a fluid-conducting manner via tubes 104 to one end of the absorber 103. It is therefore possible that heat transfer fluid from the inlet and outlet 21 of a rotary feedthrough 1 passes through the rotary feedthrough 1 and through the pipes 104 to the absorber 102, flows through it, and again through pipes 104 and the other rotary feedthrough 1 to the outlet opening 21 of the other Rotary union 1 flows. This flow of heat transfer fluid is independent of the position of the solar collector 101 about the pivot axis 201 possible.
  • the housing 20 of the rotary feedthrough 1 are fixedly mounted on a frame 105.
  • the frame 105 is rotatably supported about the pivot axis 202.
  • the rotary feedthroughs 1 are aligned with their shaft 10 coaxial with the pivot axis 202 and are opposite to the respective end faces 12.
  • the inlet and outlet openings 21 of the rotary feedthroughs 1 along the pivot axis 201 are connected via pipe 106, each having an opening 11 on the end faces 12 of the shaft 10 of the rotary feedthrough 1.
  • the frame 105 - and thus the pivot axis 201 and the thermal solar collector 101 - can be adjusted around the pivoting axis 202 pivot. Due to the rotary feedthroughs 1 along this pivot axis 202, heat transfer fluid can arrive independently of the position of the solar collector 101 about the pivot axes 201, 202 to the absorber 103 or be led away from it.
  • the housing 20 of the rotary feedthrough 1 about the pivot axis 202 are connected to a local infrastructure 300.
  • the infrastructure 300 includes a pump 301, a turbine 302, and a piping system 304.
  • heat transfer fluid is conveyed through the piping system 304 to an inlet opening 21 of a rotary feedthrough 1 about the pivot axis 202.
  • the rotary feedthrough 1 is - as explained above with reference to FIGS. 1 to 5 - flowing through, so that the heat transfer fluid passes via the pipe connection 106 to one of the rotary feedthroughs 1 about the pivot axis 201.
  • the heat transfer fluid also flows through this rotary feedthrough 1 and passes via the pipe 104 into the absorber 103. In the absorber 103, it is so strongly heated by the solar radiation focused on the absorber 103 with the optical element 102 that it changes its phase and becomes gaseous.
  • the gaseous heat transfer medium is discharged via the pipes 104 from the absorber 103 and passes through the rotary unions 1 and the pipes 106 back into the piping system 303 of the local infrastructure 300.
  • the gaseous heat transfer medium is then fed to the turbine 302, where it is for generating electrical energy is used. During this process, the heat transfer medium cools down again so strongly that it changes its phase again and is again in liquid form.
  • the liquid ge heat transfer medium can then be supplied to the absorber 103 via the pump 301 as described.
  • the system 100 according to the invention comprises the rotary unions 1 according to the invention, it is possible that the absorber 103 is flowed through by heat transfer fluid, regardless of which position the thermal solar collector 100 occupies about the pivot axes 201, 202.

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Abstract

The invention relates to a rotary leadthrough (1) for hot steam, in particular for use in solar-thermal installations (100). The invention also relates to a system (100) of a solar-thermal installation, comprising a thermal solar collector and a rotary leadthrough according to the invention. The rotary leadthrough (1) according to the invention for heat carrier fluid in the liquid or gaseous state comprises a shaft (10) with a hollow bore (13), and a pressure distributor space (14) which surrounds the shaft (10) in an annular manner and is bounded in the axial direction by at least one spring collar (15) which is firmly connected to the shaft (10). A connecting bore (16) through the wall of the hollow bore (13) is arranged in the region of the pressure distributor space (14). In addition, at least one sealing and bearing bushing (30) is provided, wherein each sealing and bearing bushing (30) is prestressed so as to rest flush against that face of the respectively adjacent spring collar (15) which is averted from the pressure distributor space (14).

Description

Drehdurchführung für Eeißdampf Die Erfindung betrifft eine Drehdurchführung für Heißdampf, insbesondere zur Verwendung in solarthermischen Anlagen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein System einer solarthermischen Anlage, umfassend einen thermischen Solarkollektor und eine Drehdurchführung.  The invention relates to a rotary feedthrough for superheated steam, in particular for use in solar thermal systems. The invention further relates to a system of a solar thermal system, comprising a solar thermal collector and a rotary feedthrough.
Bei thermischen Solarkollektoren wird das einfallende Sonnenstrahlung mit Hilfe eines optischen Elementes, beispielsweise einer Fresnel-Linse, auf einen Absorber fokus- siert, der von Wärmeträgerfluid durchströmt wird. Durch einfallende Sonnenstrahlung wird das Wärmeträgerfluid imIn thermal solar collectors, the incident solar radiation is focused by means of an optical element, for example a Fresnel lens, onto an absorber through which heat transfer fluid flows. By incident solar radiation, the heat transfer fluid in
Absorber erhitzt. Die in Form von Wärme gespeicherte Energie im Wärmeträgerfluid kann anschließend über Rohrleitungen mit dem Solarkollektor verbundenen Vorrichtungen, bspw. Wärmetauschern, zugeführt und dort nutzbar gemacht werden. Absorber heated. The energy stored in the form of heat in the heat transfer fluid can then be fed via pipelines connected to the solar collector devices, eg. Heat exchangers, and made usable there.
Es ist auch bekannt, dass das Wärmeträgerfluid in dem Absorber so stark erwärmt wird, dass es ein Phasenübergang hin zur Gasform mitmacht. Das gasförmige Wärmeträgerfluid kann dann zum Antrieb einer Turbine genutzt werden, wobei es sich wieder abkühlt, in einen flüssigen Zustand übergeht und dem Absorber erneut zugeführt werden kann. It is also known that the heat transfer fluid in the absorber is heated so much that it participates in a phase transition towards the gaseous form. The gaseous heat transfer fluid can then be used to drive a turbine, where it cools again, goes into a liquid state and the absorber can be fed again.
Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad bei einem thermischen Solarkollektor zu erreichen, ist es erforderlich, dass der thermische Solarkollektor der Sonne nachgeführt wird. Das optische Element soll dazu immer möglichst senkrecht zur auftreffenden Sonnenstrahlung ausgerichtet sein. Es ist bekannt, den Solarkollektor zu diesem Zweck um wenigstens eine Achse schwenkbar zu lagern, so dass das optische Element dem Sonnenstand nachgeführt werden kann. In order to achieve the highest possible efficiency in a solar thermal collector, it is necessary that the thermal solar collector of the sun is tracked. The optical element should always perpendicular to the be aligned with incident solar radiation. It is known to mount the solar collector for this purpose pivotable about at least one axis, so that the optical element can be tracked to the position of the sun.
Der Absorber in der Regel fest mit dem optischen Element verbunden. Deshalb ändert sich auch die Lage des Absorbers bei der vorbeschriebenen Nachführung des Solarkollektors. Je nachdem, ob eine ein- oder zweiachsige Nachführung des Solarkollektors erfolgt, wird der Absorber um eine oder zwei Achsen verschwenkt. Dennoch muss die Zuführung und Ableitung von Wärmeträgerfluid - und damit die Durchströmung des Absorbers - gewährleistet bleiben. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, welche die Zuführung und Ableitung von Wärmeträgerfluid in flüssigem oder gasförmigem Zustand entlang einer Schwenkachse eines thermischen Solarkollektors ermöglicht . The absorber usually firmly connected to the optical element. Therefore, the position of the absorber changes in the above-described tracking of the solar collector. Depending on whether a one- or two-axis tracking of the solar collector takes place, the absorber is pivoted about one or two axes. Nevertheless, the supply and discharge of heat transfer fluid - and thus the flow through the absorber - must be ensured. The invention has for its object to provide a device which allows the supply and discharge of heat transfer fluid in the liquid or gaseous state along a pivot axis of a solar thermal collector.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß dem Hauptanspruch, sowie durch ein System gemäß dem nebengeordneten Anspruch. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. The object is achieved by a device according to the main claim, as well as by a system according to the independent claim. Advantageous embodiments will be apparent from the dependent claims.
Demnach betrifft die Erfindung eine Drehdurchführung für Wärmeträgerfluid in flüssigem oder gasförmigem Zustand zur Verwendung in solarthermischen Anlagen umfassend eine Welle mit einer Hohlbohrung, einem die Welle ringförmig umgeben- den Druckverteilerraum, der in axialer Richtung von wenigstens einem fest mit der Welle verbundenen Federbund begrenzt ist, und mit einer im Bereich des Druckverteiler- raums angeordneten Verbindungsbohrung durch die Wand der Hohlbohrung, sowie wenigstens eine Dicht- und Lagerbuchse, wobei jede der Dicht- und Lagerbuchsen bündig an der von dem Druckverteilerraum abgewandten Seite des ihr jeweils benachbarten Federbundes anliegend und dagegen vorgespannt ist. Accordingly, the invention relates to a rotary feedthrough for heat transfer fluid in the liquid or gaseous state for use in solar thermal systems comprising a shaft with a hollow bore, a pressure-distribution space annularly surrounding the shaft, which is bounded in the axial direction by at least one spring collar fixedly connected to the shaft, and with a arranged in the region of the pressure distribution chamber connecting bore through the wall of the Hollow bore, as well as at least one sealing and bearing bush, wherein each of the sealing and bearing bushes is flush against the side facing away from the pressure distribution chamber side of their respective adjacent spring collar and biased against it.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein System umfassend einen um wenigstens eine Schwenkachse schwenkbar gelagerten, thermischen Solarkollektor mit einem optischen Element und einem Absorber, der zur Durchströmung mit Wärmeträgerfluid ausgebildet ist, und wenigstens einer Drehdurchführung mit einer Welle mit einer Hohlbohrung, einem die Welle ringförmig umgebenden Druckverteilerraum, der in axialer Richtung von wenigstens einem fest mit der Welle verbundenen Feder- bund begrenzt ist, und mit einer im Bereich des Druckverteilerraums angeordneten Verbindungsbohrung durch die Wand der Hohlbohrung, und wenigstens eine Dicht- und Lagerbuchse, wobei jede Dicht- und Lagerbuchse bündig an der von dem Druckverteilerraum abgewandten Seite des ihr jeweils be- nachbarten Federbundes anliegend und dagegen vorgespannt ist, wobei die Welle der wenigstens einen Drehdurchführung koaxial mit einer der wenigstens einen Schwenkachse angeordnet ist und der Absorber des thermischen Solarkollektors drehfest und fluidleitend mit der Hohlbohrung oder dem Druckverteilerraum verbunden ist. The invention further relates to a system comprising a thermal solar collector mounted pivotably about at least one pivot axis with an optical element and an absorber, which is designed to flow through with heat transfer fluid, and at least one rotary union with a shaft having a hollow bore, a pressure distribution chamber surrounding the shaft which is bounded in the axial direction by at least one spring collar fixedly connected to the shaft, and with a connection bore arranged in the region of the pressure distribution chamber through the wall of the hollow bore, and at least one sealing and bearing bush, each sealing and bearing bush being flush the side facing away from the pressure distribution chamber side of the respective adjacent Federbundes and biased against it, wherein the shaft of the at least one rotary feedthrough is arranged coaxially with one of the at least one pivot axis and the absorber of the thermal solar collector rotates firmly and fluidly connected to the hollow bore or the pressure distribution chamber.
Bei der erfindungsgemäßen Drehdurchführung kann Wärmeträgerfluid in den Druckverteilerraum eingebracht werden. Der Druckverteilerraum ist ringförmig um die Welle angeordnet und durch wenigstens einen, mit der Welle fest und druckdicht verbundenen Federbund begrenzt. Bevorzugt ist es, wenn der Druckraum durch zwei (voneinander beabstandete) Federbünde begrenzt ist, sodass der Druckverteilerraum zwi- sehen den beiden Federbünden liegt. Weiterhin sind entsprechend der Anzahl der Federbünde auch Druck- und Lagerbüchsen vorgesehen. Die Welle kann dabei drehbar bzw. gleitend in der oder den Dicht- und Lagerbuchsen gelagert sein. Je eine Dicht- und Lagerbuchse liegt dichtend an der vom In the rotary feedthrough according to the invention, heat transfer fluid can be introduced into the pressure distribution chamber. The pressure distribution chamber is arranged in a ring around the shaft and limited by at least one, with the shaft fixed and pressure-tight connected spring collar. It is preferred if the pressure chamber is delimited by two (spaced apart) spring collars, so that the pressure distribution chamber between see the two spring struts lies. Furthermore, pressure and bearing bushings are provided according to the number of spring collars. The shaft can be rotatably or slidably mounted in the or the sealing and bearing bushes. Depending on a sealing and bearing bush is sealed to the of
Druckverteilerraum abgewandten Seite des jeweils benachbarten Federbundes an und ist gegenüber diesem vorgespannt. Somit ist sichergestellt, dass Wärmeträgerfluid vom Druckverteilerraum nicht zwischen einem Federbund und der daran anliegenden Dicht- und Lagerbuchse hindurchgelangen kann.  Pressure distributor space facing away from the respective adjacent spring collar and is biased against this. This ensures that heat transfer fluid from the pressure distribution chamber can not pass between a spring collar and the adjacent sealing and bearing bushing.
Von dem Druckverteilerraum gelangt das Wärmeträgerfluid durch die Verbindungsbohrung in die Hohlbohrung der Welle. Die Hohlbohrung ist bevorzugt als axiales Sackloch ausge- führt. Die Hohlbohrung weist dann lediglich eine Öffnung an einem Ende der Welle auf. Die Verbindungsbohrung ist als Durchgangsloch durch die Wand der Hohlbohrung ausgeführt, so dass Druckverteilerraum und Hohlbohrung fluidleitend miteinander verbunden sind. Durch die wenigstens eine Öff- nung der Hohlbohrung kann das Wärmeträgerfluid abfließen. Ist die Hohlbohrung als axiales Sackloch ausgeführt, so kann das Wärmeträgerfluid durch die Öffnung an dem einem Ende der Welle abfließen. Ist die Hohlbohrung als axiales Durchgangsloch ausgeführt, so kann das Wärmeträgerfluid durch die Öffnungen an den jeweiligen Enden der Welle abfließen. From the pressure distribution chamber, the heat transfer fluid passes through the connecting hole in the hollow bore of the shaft. The hollow bore is preferably designed as an axial blind hole. The hollow bore then has only one opening at one end of the shaft. The connection bore is designed as a through hole through the wall of the hollow bore, so that pressure distribution chamber and hollow bore are fluid-conductively connected to each other. The heat carrier fluid can flow away through the at least one opening of the hollow bore. If the hollow bore is designed as an axial blind hole, then the heat transfer fluid can flow through the opening at one end of the shaft. If the hollow bore is designed as an axial through hole, then the heat transfer fluid can flow out through the openings at the respective ends of the shaft.
Da die Welle - und somit auch die wenigstens eine Öffnung der Hohlbohrung - gegenüber den Druck- und Lagerbuchsen so- wie dem Druckverteilerraum drehbar ist, wird eine Drehdurchführung für ein Wärmeträgerfluid erreicht. Ein gegenüber dem Druckverteilerraum fest stehendes und mit diesem verbundenes Bauteil kann gegenüber einem mit der Welle verbundenen Bauteil verschwenkt werden, ohne dass eine Since the shaft-and thus also the at least one opening of the hollow bore-is rotatable relative to the pressure and bearing bushes and the pressure distribution chamber, a rotary feedthrough for a heat transfer fluid is achieved. A fixed against the pressure distribution chamber and with this connected component can be pivoted relative to a component connected to the shaft without a
Fluidströmung durch die erfindungsgemäße Drehdurchführung unterbrochen werden würde. Fluid flow would be interrupted by the rotary feedthrough according to the invention.
Die erfindungsgemäße Drehdurchführung kann auch in umgekehrter Richtung durchströmt werden. Das Fluid fließt dann in entgegen gesetzter Richtung, nämlich von der wenigstens einen Öffnung der Hohlbohrung durch die Verbindungsbohrung in den Druckverteilerraum. The rotary feedthrough according to the invention can also be flowed through in the reverse direction. The fluid then flows in the opposite direction, namely from the at least one opening of the hollow bore through the connection bore in the pressure distribution chamber.
Bei thermischen Solarkollektoren kann insbesondere der Absorber drehfest an der Welle befestigt und fluidleitend mit wenigstens einer Öffnung der Hohlbohrung verbunden sein. Der Solarkollektor kann dann um die Achse der Welle derIn the case of thermal solar collectors, it is possible, in particular, for the absorber to be fixed in a rotationally fixed manner to the shaft and to be connected in a fluid-conducting manner to at least one opening of the hollow bore. The solar collector can then rotate around the axis of the shaft
Drehdurchführung und gegenüber dem Druckverteilerraum verschwenkt werden, ohne dass der Zu- oder Abfluss von Wär- meträgerfluid zum oder vom Absorber unterbrochen werden würde. Es ist aber selbstverständlich auch möglich, dass der Absorber drehfest gegenüber dem Druckverteilerraum befestigt ist und die Schwenkbewegung gegenüber der Welle der Drehdurchführung bzw. einem damit verbundenen Bauteil erfolgt. Es ist bevorzugt, wenn die Dicht- und Lagerbuchsen in einem Gehäuse gehaltert sind, welches eine Öffnung zur Durchführung der Welle sowie eine Ein- und AuslaufÖffnung aufweist, wobei die Ein- und AuslaufÖffnung in den Druckverteilerraum mündet. Bei Ausführungsformen mit mehr als einem Federbund liegt der Druckverteilerraum dabei zwischen den Federbünden der Welle. Über die Ein- und AuslaufÖffnung im Gehäuse kann Wärmeträgerfluid in den Druckverteilerraum eingebracht oder aus diesem abgeführt werden. Da die Dicht- und Lagerbuchsen im Gehäuse gehaltert sind und die Welle gegenüber den Rotary feedthrough and be pivoted relative to the pressure distribution chamber, without the inflow or outflow of heat transfer medium fluid to or from the absorber would be interrupted. But it is of course also possible that the absorber is secured against rotation relative to the pressure distribution chamber and the pivoting movement relative to the shaft of the rotary feedthrough or an associated component takes place. It is preferred if the sealing and bearing bushes are held in a housing which has an opening for the passage of the shaft and an inlet and outlet opening, wherein the inlet and outlet opening opens into the pressure distribution chamber. In embodiments with more than one spring collar of the pressure distribution chamber is between the spring struts of the shaft. Heat transfer fluid can be introduced into or out of the pressure distribution chamber via the inlet and outlet opening in the housing. Since the sealing and bearing bushes are held in the housing and the shaft opposite the
Dicht- und Lagerbuchsen drehbar ist, ist die Welle auch gegenüber dem Gehäuse drehbar gelagert. Der Druckverteilerraum und die Dicht- und Lagerbuchsen sind gegenüber dem Ge- häuse abgedichtet, so dass Fluid aus dem Druckverteilerraum nur durch die Ein- und AuslaufÖffnung im Gehäuse oder der Verbindungsbohrung der Welle abfließen bzw. in den Druckverteilerraum einströmen kann. Um diese Abdichtung sicherzustellen, aber auch um die oben beschriebene Vorspannung der Dicht- und Lagerbuchsen zu erreichen, kann an dem Gehäuse eine umlaufende Federlippe vorgesehen sein. Die Federlippe liegt dazu im zusammengebauten Zustand der Vorrichtung an einer Dicht- und Lagerbuchse an und übt aufgrund elastischer Verformung eine Vorspannungskraft auf ei- ne Dicht- und Lagerbuchse in Richtung des benachbarten Federbundes aus. Da die Federlippe umlaufend ist, ist die Anlage an einer Dicht- und Lagerbuchse auch druckdicht. Zwischen einer Dicht- und Lagerbuchse und der daran anliegenden Federlippe ist also ein Fluiddurchtritt nicht möglich. Sealing and bearing bushes is rotatable, the shaft is also rotatably mounted relative to the housing. The pressure distribution chamber and the sealing and bearing bushes are sealed relative to the housing, so that fluid can flow out of the pressure distribution chamber only through the inlet and outlet openings in the housing or the connecting bore of the shaft or can flow into the pressure distribution chamber. To ensure this seal, but also to achieve the above-described bias of the sealing and bearing bushings, a circumferential spring lip may be provided on the housing. The spring lip abuts in the assembled state of the device to a sealing and bearing bush and exerts a biasing force on a sealing and bearing bush in the direction of the adjacent spring collar due to elastic deformation. Since the spring lip is circumferential, the system is also pressure-tight on a sealing and bearing bush. Between a sealing and bearing bush and the adjacent spring lip so a fluid passage is not possible.
Es ist bevorzugt, wenn der Bereich wenigstens einer Dicht- und Lagerbuchse, der bündig an einem der Federbünde anliegt, ballig ausgestaltet ist. Aufgrund der balligen Ausgestaltung wird eine kleine Dichtfläche bei gleichzeitig hoher Flächenpressung zwischen Dicht- und Lagerbuchse und Federbund erreicht. Auch bei einer leichten Schiefstellung der Welle gegenüber einer der Dicht- und Lagerbuchsen wird aufgrund dieser balligen Ausgestaltung eine gute Dichtwirkung erreicht . It is preferred if the region of at least one sealing and bearing bush, which rests flush against one of the spring collars, is of spherical design. Due to the crowned design, a small sealing surface is achieved at the same time high surface pressure between the sealing and bearing bush and spring collar. Even with a slight misalignment of the shaft relative to one of the sealing and bearing bushings, a good sealing effect is achieved due to this crowned configuration.
Aufgrund der geringen jeweiligen Dichtfläche zwischen Due to the small respective sealing surface between
Dicht- und Lagerbuchsen und Federbünden ist das Losbrechmoment bei der erfindungsgemäßen Drehdurchführung sehr ge- ring. Mit „Losbrechmoment" wird jenes Moment bezeichnet, das zur Überwindung der Haftreibung zwischen Dicht- und Lagenbuchsen und Federbünden bzw. der Welle erforderlich ist. Ein geringes Losbrechmoment, wie es mit der erfindungsgemä- ßen Drehdurchführung erreicht wird, ist besonders vorteilhaft für die Verwendung in solarthermischen Anlagen, da die Drehgeschwindigkeit um die Schwenkachse der Solarkollektoren sehr gering ist. Die Dicht- und Lagerbuchsen können jeweils einteilig alsSealing and bearing bushings and spring collars, the breakaway torque in the rotary feedthrough according to the invention is very ring. The term "breakaway torque" denotes the moment required to overcome the static friction between the sealing and bearing bushes and the spring struts or the shaft A small breakaway torque, as achieved with the rotary feedthrough according to the invention, is particularly advantageous for use in Solarthermischen plants, since the rotation speed around the pivot axis of the solar collectors is very small.The sealing and bearing bushes can be used in one piece as
Bundbuchse ausgeführt sein. Es ist aber auch möglich, dass sie zweiteilig mit jeweils einem Bund- und einem Buchsenteil ausgeführt sind. Letzteres bietet den Vorteil der einfacheren Herstellung der Dicht- und Lagerbuchsen. Aller- dings kann sich dadurch der Montageaufwand der Drehdurchführung erhöhen. Flange be executed. But it is also possible that they are made in two parts, each with a collar and a socket part. The latter offers the advantage of easier manufacture of the sealing and bearing bushes. However, this can increase the assembly costs of the rotary feedthrough.
Bei den Federbünden handelt es sich um fest mit der Welle verbundene Tellerfedern. Der Verbindung von den Federbünden zur Welle ist dabei druckdicht ausgestaltet. „Druckdicht" im Sinne dieser Erfindung bedeutet, dass ein Fluid- durchtritt zwischen zwei druckdicht miteinander verbundenen Elementen nicht möglich ist. Die Federbünde können einstückig mit der Welle hergestellt werden. Es ist aber auch möglich, dass sie nachträglich an der Welle angebracht werden, bspw. durch Schweißen. The spring collars are firmly connected to the shaft disc springs. The connection of the spring struts to the shaft is designed pressure-tight. "Pressure-tight" in the sense of this invention means that a fluid passage between two pressure-tight interconnected elements is not possible.The spring struts can be made in one piece with the shaft, but it is also possible that they are subsequently attached to the shaft, for example by welding.
Im gesamten Arbeitsbereich der erfindungsgemäßen Drehdurchführung sollte sichergestellt werden, dass sich die Feder- bünde immer im Elastizitätsbereich ihres Materials befinden. Nur so kann dauerhaft eine ausreichend hohe Dichtwirkung erreicht werden. Die Federbünde sind daher bevorzugt aus korrosionsbeständigem Federstahl. Weiter bevorzugt ist es, wenn die Welle aus korrosionsbeständigem Federstahl gefertigt ist. Weiter bevorzugt ist es, wenn wenigstens eine Dicht- und Lagerbuchse oder wenigstens der Bundteil einer zweiteiligen Dicht- und Lagerbuchse aus Graphit ist. Gra- phit zeichnet sich durch gute Selbstschmierungseigenschaften und Hitzeverträglichkeit aus. Throughout the working range of the rotary feedthrough according to the invention, it should be ensured that the spring collars are always in the elastic range of their material. Only in this way can a sufficiently high sealing effect be achieved permanently. The spring collars are therefore preferably made of corrosion-resistant spring steel. Further preferred it, if the shaft is made of corrosion resistant spring steel. It is further preferred if at least one sealing and bearing bush or at least the collar part of a two-part sealing and bearing bush made of graphite. Graphite is characterized by good self-lubrication properties and heat tolerance.
Durch eine entsprechende Materialwahl wird sichergestellt, dass die erfindungsgemäße Drehdurchführung für hohe Tempe- raturen von über 450 °C sowie hohen Drücken von bis zu 150 bar geeignet ist. Entsprechende Einsatzbereiche sind insbesondere bei solarthermischen Anlagen erforderlich, in denen mit Hilfe der Sonnenstrahlung Wärmeträgerfluid vom flüssigen in den gasförmigen Zustand gebracht wird. An appropriate choice of material ensures that the rotary union according to the invention is suitable for high temperatures of more than 450 ° C. and high pressures of up to 150 bar. Corresponding fields of application are required, in particular, in solar thermal systems in which heat transfer fluid is brought from the liquid to the gaseous state with the aid of solar radiation.
Um eine einfache Montage der erfindungsgemäßen Drehdurchführung zu ermöglichen, ist es bevorzugt, wenn das Gehäuse zweigeteilt ausgeführt ist, wobei die beiden Teile vorzugsweise durch eine Quetschdichtung aus Kupfer gegeneinander abgedichtet sind. Es ist weiter bevorzugt, wenn der Druckverteilerraum in einem der beiden Gehäuseteile angeordnet ist. Dadurch wird verhindert, dass die Trennfuge zwischen den beiden Gehäuseteilen durch den Druckverteilerraum verläuft und eine mögliche undichte Stelle am Druckverteiler- räum bildet. In order to allow a simple assembly of the rotary feedthrough according to the invention, it is preferred if the housing is designed in two parts, wherein the two parts are preferably sealed against each other by a pinch seal made of copper. It is further preferred if the pressure distribution chamber is arranged in one of the two housing parts. This prevents the parting line between the two housing parts from passing through the pressure distribution chamber and forming a possible leak on the pressure distribution chamber.
Die wenigstens eine Öffnung der Hohlbohrung kann als Dichtkegel ausgeführt werden, so dass ein weiteres Bauteil, bspw. einem Absorber oder ein Leitungsrohr, druckdicht mit der erfindungsgemäßen Drehdurchführung verbunden werden kann. Weiter bevorzugt ist es, dass am Ende der Welle, an der das Sackloch angeordnet ist, ein Gewinde- oder Spannring vorgesehen ist. Alternativ ist es möglich, dass am En- de der Welle, an der das Sackloch angeordnet ist, ein Teil einer Schneidringverbindung ausgebildet ist. The at least one opening of the hollow bore can be designed as a sealing cone, so that a further component, for example. An absorber or a conduit, pressure-tight manner can be connected to the rotary feedthrough according to the invention. It is further preferred that a threaded or clamping ring is provided at the end of the shaft on which the blind hole is arranged. Alternatively, it is possible that at the end of de the shaft on which the blind hole is arranged, a part of a cutting ring connection is formed.
Um Belastungsspitzen an den Verbindungspunkten der Dreh- durchführung mit weiteren Bauteilen zu verringern, können drehfest gegenüber dem Verteilerraum und/oder drehfest gegenüber der Welle Drehmomentstützen vorgesehen sein. Über eine solche Drehmomentstütze können Belastungen an den Verbindungsbereichen zwischen Drehdurchführung und weiteren Bauteilen verringert werden. In order to reduce load peaks at the connection points of the rotary leadthrough with further components, torque supports can be provided in a rotationally fixed manner relative to the distributor chamber and / or rotationally fixed relative to the shaft. About such a torque support loads on the connection areas between rotary feedthrough and other components can be reduced.
Das erfindungsgemäße System umfasst einen thermischen Solarkollektor mit einem optischen Element und einem Absorber. Mithilfe des optischen Elementes kann einfallende Son- nenstrahlung auf den Absorber fokussiert werden. Der Absorber ist dabei so ausgebildet, dass er von Wärmeträgerfluid durchströmt werden kann. The system according to the invention comprises a thermal solar collector with an optical element and an absorber. Using the optical element, incident solar radiation can be focused on the absorber. The absorber is designed so that it can be flowed through by heat transfer fluid.
Der thermische Solarkollektor ist schwenkbar um wenigstens eine Schwenkachse gelagert. Indem der thermische Solarkol- lektor schwenkbar gelagert ist, kann das optische Element so ausgerichtet werden, dass es möglichst senkrecht zur einfallenden Sonnenstrahlung steht. Ist lediglich eine Schwenkachse vorgesehen, so ist eine Nachführung des Solar- kollektors nach dem tageszeitlichen Sonnenstand möglich. Lässt sich der Solarkollektor auch noch um eine zweite Schwenkachse verschwenken, so ist auch ein Ausgleich der jahreszeitlichen Sonnenbewegung möglich. Der Absorber kann als längliches Absorberrohr ausgeführt werden. Bei dem optischen Element kann es sich um eine lineare Fresnel-Linse handeln, welche die einfallende Sonnenstrahlung auf das Absorberrohr fokussiert. Eine lineare Fresnel-Linse bündelt die einfallende Sonnenstrahlung nicht auf einen Punkt sondern entlang einer Fokuslinie. Das Ab- sorberrohr ist dann entlang dieser Fokuslinie angeordnet. Das erfindungsgemäße System umfasst weiterhin eine erfindungsgemäße Drehdurchführung. Zur Erläuterung der Drehdurchführung wird auf die oben stehenden Ausführungen verwiesen. Bei dem erfindungsgemäßen System ist das Absorberrohr mit der Drehdurchführung verbunden, und zwar entweder drehfest und fluidleitend mit der Hohlbohrung oder mit dem Druckverteilerraum. Die Welle der Drehdurchführung ist koaxial mit einer der wenigstens einen Schwenkachse angeordnet. The thermal solar collector is pivotally mounted about at least one pivot axis. By the thermal solar collector is pivotally mounted, the optical element can be aligned so that it is as perpendicular to the incident solar radiation as possible. If only one pivot axis is provided, it is possible to track the solar collector according to the time of day of the sun. If the solar collector can also be pivoted about a second pivot axis, a compensation of the seasonal solar movement is also possible. The absorber can be designed as an elongated absorber tube. The optical element may be a linear Fresnel lens which focuses the incident solar radiation onto the absorber tube. A linear one Fresnel lens does not focus the incident solar radiation on one point but along a focus line. The absorber tube is then arranged along this focal line. The system according to the invention further comprises a rotary feedthrough according to the invention. To explain the rotary feedthrough reference is made to the above statements. In the system according to the invention, the absorber pipe is connected to the rotary feedthrough, either rotationally fixed and fluid-conducting with the hollow bore or with the pressure distribution chamber. The shaft of the rotary feedthrough is arranged coaxially with one of the at least one pivot axis.
Durch die Drehdurchführung ist es möglich, dass dem Absorber des Solarkollektors Wärmeträgerfluid zugeführt wird o- der ablaufen kann, und zwar unabhängig davon, in welcher Position um die wenigstens eine Schwenkachse sich der ther- mische Solarkollektor befindet. Das Wärmeträgerfluid kann bspw. vom Druckverteilerraum über die Verbindungsbohrung und die Hohlbohrung in das eine Ende des Absorberrohres gelangen. Ist eine weitere Drehdurchführung an dem gegenüberliegenden Ende des Absorberrohres vorgesehen, kann das Wär- meträgerfluid über diese weitere Drehdurchführung abfließen. Der thermische Solarkollektor ist also um die Schwenkachse verschwenkbar, ohne dass die Zufuhr oder der Abfluss von Wärmeträgerfluid unterbrochen werden würde. Durch eine zusätzliche Vorrichtung kann die in dem erhitzten, aus dem Absorberrohr abgeführten Wärmeträgerfluid gespeicherte Energie in nutzbare Energie umgewandelt werden. Diese zusätzliche Vorrichtung kann ein Wärmetauscher oder eine Turbine sein. Das in der zusätzlichen Vorrichtung abgekühlte Wärmeträgerfluid kann dem Absorber dann erneut zugeführt werden. Es ist bevorzugt, wenn pro Schwenkachse zwei Drehdurchführungen vorgesehen sind. Über die eine Drehdurchführung kann dann die Zuführung von Wärmeträgerfluid gewährleistet werden, während über die andere Drehdurchführung die Ableitung von Wärmeträgerfluid aus dem Absorber erfolgt. Due to the rotary feedthrough, it is possible that heat transfer fluid is supplied to the absorber of the solar collector or can run off, regardless of the position around the at least one pivot axis of the thermal solar collector. The heat transfer fluid can, for example, pass from the pressure distribution chamber via the connection bore and the hollow bore into one end of the absorber tube. If a further rotary feedthrough is provided at the opposite end of the absorber tube, the heat transfer fluid can flow away via this additional rotary feedthrough. The thermal solar collector is thus pivotable about the pivot axis, without the supply or the outflow of heat transfer fluid would be interrupted. By an additional device stored in the heated, discharged from the absorber tube heat transfer fluid stored energy can be converted into usable energy. This additional device may be a heat exchanger or to be a turbine. The cooled in the additional device heat transfer fluid can then be supplied to the absorber again. It is preferred if two rotary unions are provided per pivot axis. The supply of heat transfer fluid can then be ensured via a rotary feedthrough, while the heat transfer fluid is discharged from the absorber via the other rotary feedthrough.
Neben der Funktion der Flüssigkeitszuführung können die Drehdurchführungen auch die Funktion der Lagerung des thermischen Solarkollektors um eine Schwenkachse erfüllen. Gesonderte Lager sind dann nicht mehr erforderlich. In addition to the function of liquid supply, the rotary unions can also fulfill the function of supporting the solar thermal collector around a pivot axis. Separate bearings are then no longer required.
Erfolgt die Nachführung des thermischen Solarkollektors um zwei Achsen, so können auch an der zweiten Schwenkachse Drehdurchführungen vorgesehen sein. Die Erfindung wird nun anhand beispielhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen: If the tracking of the solar thermal collector about two axes, then rotary feedthroughs may be provided on the second pivot axis. The invention will now be further described by way of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fig. 1 shows a first embodiment of an inventive
Drehdurchführung;  Rotary union;
Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch die erste Ausführungsform entlang Schnittlinie II-II aus Figur 1; Fig. 3 einen Schnitt durch die erste Ausführungsform entlang der Schnittlinie III-III aus Figur 1; Fig. 4 eine Schnittdarstellung durch die erste Ausfüh- rungsform entlang der Schnittlinie IV-IV aus Figur 1; Fig. 5 eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drehdurchführung; 2 is a sectional view through the first embodiment along section line II-II of Figure 1; 3 shows a section through the first embodiment along the section line III-III of Figure 1; 4 shows a sectional illustration through the first embodiment along the section line IV-IV from FIG. 1; 5 is a sectional view of a second embodiment of a rotary feedthrough according to the invention;
Fig. 6 eine Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drehdurchführung; 6 is a sectional view of a third embodiment of a rotary feedthrough according to the invention;
Fig. 7 eine Draufsicht auf die dritte Ausführungsform gemäß Figur 6; und FIG. 7 shows a plan view of the third embodiment according to FIG. 6; FIG. and
Fig. 8 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemä- ßen Systems. 8 shows a schematic representation of a system according to the invention.
In Figuren 1 bis 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drehdurchführung 1 dargestellt. Figur 1 zeigt eine Seitenansicht der Drehdurchführung 1, in Figur 2 ist eine Schnittdarstellung der Drehdurchführung 1 entlang der Schnittlinie II-II aus Figur 1 dargestellt. In Figures 1 to 4, a first embodiment of a rotary feedthrough 1 according to the invention is shown. Figure 1 shows a side view of the rotary feedthrough 1, in Figure 2 is a sectional view of the rotary feedthrough 1 along the section line II-II shown in Figure 1.
Die Drehdurchführung 1 umfasst eine Welle 10, die drehbar in einem Gehäuse 20 gelagert ist. Die Drehdurchführung 1 ist so gestaltet, dass - unabhängig von der Position der Welle 10 gegenüber dem Gehäuse 20 - Wärmeträgerfluid im flüssigen oder gasförmigen Zustand von einer Ein- und Auslassöffnung 21 im Gehäuse 20 zu einer Öffnung 11 an einer Stirnseite 12 der Welle 10 (oder umgekehrt) fließen kann. The rotary feedthrough 1 comprises a shaft 10 which is rotatably mounted in a housing 20. The rotary feedthrough 1 is designed so that - regardless of the position of the shaft 10 relative to the housing 20 - heat transfer fluid in the liquid or gaseous state from an inlet and outlet port 21 in the housing 20 to an opening 11 on an end face 12 of the shaft 10 (or conversely) can flow.
Hinter der Öffnung 11 an der einen Stirnseite 12 der Welle 10 ist eine Hohlbohrung 13 vorgesehen. Die Hohlbohrung 13 ist konzentrisch mit der Achse der Welle 10 ausgerichtet und als Sackloch ausgeführt. Behind the opening 11 on one end face 12 of the shaft 10, a hollow bore 13 is provided. The hollow bore 13th is aligned concentrically with the axis of the shaft 10 and designed as a blind hole.
Weiterhin ist ein Druckverteilerraum 14 vorgesehen, der die Welle 10 ringförmig umgibt. Der Druckverteilerraum 14 ist in axialer Richtung der Welle 10 durch zwei Federbünde 15 begrenzt. Die Federbünden 15 sind einstückig mit der Welle 10 ausgebildet und somit fest und druckdicht mit dieser verbunden . Furthermore, a pressure distribution chamber 14 is provided, which surrounds the shaft 10 in an annular manner. The pressure distribution chamber 14 is limited in the axial direction of the shaft 10 by two spring collars 15. The spring struts 15 are formed integrally with the shaft 10 and thus firmly and pressure-tightly connected thereto.
Im Bereich des Druckverteilerraums 14 ist eine Verbindungsbohrung 16 vorgesehen. Bei der Verbindungsbohrung 16 handelt es sich um eine Durchgangsbohrung durch die Wand der Hohlbohrung 13. Durch die Verbindungsbohrung 16 sind Hohl- bohrung 13 und Druckverteilerraum 14 fluidleitend miteinander verbunden. In the area of the pressure distribution chamber 14, a connection bore 16 is provided. The connection bore 16 is a through-bore through the wall of the hollow bore 13. Through the connection bore 16, the hollow bore 13 and pressure-distribution chamber 14 are connected to one another in a fluid-conducting manner.
Aufgrund der Verbindungsbohrung 16 und der Hohlbohrung 13 ist die Öffnung 11 an der einen Stirnseite 12 der Welle 10 so mit dem Druckverteilerraum 14 verbunden, dass Wärmeträ- gerfluid vom Druckverteilerraum 14 zur Öffnung 11 an der einen Stirnseite 12 der Welle 10 gelangen kann. Auch eine umgekehrte Fließrichtung des Wärmeträgerfluids ist selbstverständlich möglich. Due to the connecting bore 16 and the hollow bore 13, the opening 11 on the one end 12 of the shaft 10 is connected to the pressure distribution chamber 14 so that heat transfer fluid from the pressure distribution chamber 14 to the opening 11 on one end face 12 of the shaft 10 can pass. A reverse flow direction of the heat transfer fluid is of course possible.
Bei den Federbünden 15 handelt es sich um fest und druckdicht mit der Welle 10 verbundene Tellerfedern. „Druckdicht" bedeutet, dass zwischen Federbünden 15 und der Welle 10 kein Fluid hindurchtreten kann. When the spring struts 15 are fixed and pressure-tight with the shaft 10 connected disc springs. "Pressure-tight" means that between spring struts 15 and the shaft 10 no fluid can pass.
Die Federbünde 15 können - wie dargestellt - einstückig mit der Welle ausgeführt sein. Sie können aber auch getrennt von der Welle 10 hergestellt und anschließend mit der Welle 10 druckdruckdicht, bspw. durch Schweißen, verbunden werden. Die Federbünde 15 sind so ausgestaltet, dass sie sich in axialer Richtung der Welle 10 elastisch verschwenken bzw. verformen lassen. The spring struts 15 can - as shown - be designed in one piece with the shaft. But you can also made separately from the shaft 10 and then with the shaft 10 pressure-pressure-tight, eg. By welding, be connected. The spring collars 15 are designed so that they can be elastically pivoted or deformed in the axial direction of the shaft 10.
Die Welle 10 ist in zwei Dicht- und Lagerbuchsen 30 gelagert. Zwischen Dicht- und Lagerbuchsen 30 und der Welle 10 besteht eine Gleitlagerung. Jeweils eine der Dicht- und Lagerbuchsen 30 liegt bündig an der von dem Druckverteiler- räum 14 abgewandten Seite 17 eines Federbundes 15 an und ist gegenüber diesem vorgespannt. Zwischen einer Dicht- und Lagerbuchse 30 und dem benachbarten Federbund 15 herrscht also ein Anpressdruck. Durch den am Federbund 15 anliegenden Teil der Dicht- und Lagerbuchse 30 wird verhindert, dass Fluid zwischen Dicht- und Lagerbuchse 30 und Welle 10 hindurchtreten kann. The shaft 10 is mounted in two sealing and bearing bushes 30. Between sealing and bearing bushes 30 and the shaft 10 is a sliding bearing. In each case one of the sealing and bearing bushes 30 is flush against the side facing away from the Druckverteiler- 14 side 17 of a spring collar 15 and is biased against this. Between a sealing and bearing bush 30 and the adjacent spring collar 15 so there is a contact pressure. By the voltage applied to the spring collar 15 part of the sealing and bearing bush 30 prevents fluid between the sealing and bearing bush 30 and shaft 10 can pass.
Die Dicht- und Lagerbuchsen 30 sind als Bundbuchsen ausgeführt, wobei die an der einen Seite 17 eines Federbundes 15 anliegende Bundsektion 31 der Dicht- und Lagerb chse 30 ballig ausgestaltet ist. Aufgrund der balligen Ausgestaltung der Bundsektion 31 der Dicht- und Lagerbuchsen 30 entsteht eine kleine Dichtfläche 32 zwischen einem Federbund 15 und einer Dicht- und Lagerbuchse 30. Aufgrund der klei- nen Dichtfläche 32 kommt es dort zu einer hohen Flächenpressung, was eine gute Dichtwirkung zur Folge hat. Aufgrund der balligen Ausgestaltung der Bundsektion 31 der Dicht- und Lagerbuchsen 30 wird selbst dann noch eine hohe Dichtwirkung erreicht, wenn es zu einer leichten Schief- Stellung der Welle 10 gegenüber einer Dicht- und Lagerbuchse 30 kommt. Besteht im Druckverteilerraum 14 ein gegenüber der Umgebung erhöhter Druck, so werden die Federbünden 15 aufgrund dieses Überdrucks und ihrer elastischen Verformbarkeit gegen die Dicht- und Lagerbuchsen 30 gedrückt. Die Flächenpres- sung zwischen Federbünden 15 und Dicht- und Lagerbuchsen 30 wird dadurch weiter erhöht. Aufgrund der geringen Dichtfläche zwischen den beiden vorgenannten Elementen bleibt das Losbrechmoment der Welle 10 gegenüber den Dicht- und Lagerbuchsen 30 dennoch gering. The sealing and bearing bushes 30 are designed as flanged bushings, wherein the voltage applied to one side 17 of a spring collar 15 waist section 31 of the sealing and Lagerb chse 30 is configured crowned. Due to the crowned design of the collar section 31 of the sealing and bearing bushes 30 creates a small sealing surface 32 between a spring collar 15 and a sealing and bearing bushing 30. Due to the small sealing surface 32 there is a high surface pressure, which is a good sealing effect Episode has. Due to the crowned design of the collar section 31 of the sealing and bearing bushings 30, a high sealing effect is achieved even when there is a slight skewed position of the shaft 10 relative to a sealing and bearing bush 30. Is there in the pressure distribution chamber 14 a relation to the environment increased pressure, the spring struts 15 are pressed against the sealing and bearing bushes 30 due to this overpressure and their elastic deformability. The surface compression between spring struts 15 and sealing and bearing bushes 30 is thereby further increased. Due to the small sealing surface between the two aforementioned elements, the breakaway torque of the shaft 10 with respect to the sealing and bearing bushes 30 still remains low.
Die Dicht- und Lagerbuchsen 30 sind drehfest im Gehäuse 20 gehaltert. Das Gehäuse 20 umfasst einen ersten und einen zweiten Gehäuseteil 22, 23, die mit einem metallischen 0- Ring (beispielsweise einer Quetschdichtung 24 aus Kupfer) gegeneinander abgedichtet sind. Der Druckverteilerraum 14 ist in einem 22 der beiden Gehäuseteile 22, 23 angeordnet. Die Trennfuge 28 zwischen den beiden Gehäuseteilen 22, 23 verläuft also nicht durch den Druckverteilerraum 14. Die Trennfuge 28 bildet daher keine mögliche undichte Stelle am Druckverteilerraum 14. The sealing and bearing bushes 30 are rotatably supported in the housing 20. The housing 20 comprises a first and a second housing part 22, 23, which are sealed with a metallic 0-ring (for example, a pinch seal 24 made of copper) against each other. The pressure distribution chamber 14 is arranged in a 22 of the two housing parts 22, 23. The parting line 28 between the two housing parts 22, 23 thus does not extend through the pressure distribution chamber 14. The parting line 28 therefore does not form a possible leak at the pressure distribution chamber 14.
Die oben bereits erwähnte Ein- und Auslassöffnung 21 ist im ersten Gehäuseteil 22 vorgesehen und so angeordnet, dass sie im fertig montierten Zustand der Drehdurchführung 1 in Verbindung mit dem Druckverteilerraum 14 steht. Die Ein- und Auslassöffnung 21 ist mit einem Innengewinde 25 versehen. Dadurch wird der Anschluss der Ein- und Auslassöffnung 21 an ein Rohrleitungssystem (nicht dargestellt) vereinfacht. Das Gehäuse 20 weist außerdem noch eine Öffnung 27 zur Durchführung der Welle 10 auf. The above-mentioned inlet and outlet opening 21 is provided in the first housing part 22 and arranged so that it is in the assembled state of the rotary feedthrough 1 in connection with the pressure distribution chamber 14. The inlet and outlet opening 21 is provided with an internal thread 25. As a result, the connection of the inlet and outlet opening 21 to a pipeline system (not shown) is simplified. The housing 20 also has an opening 27 for the passage of the shaft 10.
Die Welle 10 und die damit einstückig verbundenen Federbünde 15 sind aus korrosionsbeständigem Federstahl herge- stellt. Dadurch wird gewährleistet, dass auch bei extremen Einsatzbereichen mit Temperaturen von über 450 °C und hohen Drücken bis 150 bar sich die Federbünde 15 immer noch elastisch verformen lassen. Die Dichtwirkung zwischen Federbün- den 15 und Dicht- und Lagerbuchsen 30 wird auch bei solchen extremen Einsatzbereichen gewährleistet. Die Dicht- und Lagerbuchsen 30 sind aus Graphit gefertigt. Dadurch wird eine geringere Reibung zwischen Dicht- und Lagerbuchsen 30 sowie der Welle 10 erreicht, was ein geringes Losbrechmoment der Drehdurchführung 1 zur Folge hat. The shaft 10 and the spring collars 15 connected in one piece are made of corrosion-resistant spring steel. provides. This ensures that even in extreme applications with temperatures of over 450 ° C and high pressures up to 150 bar, the spring collars 15 can still be deformed elastically. The sealing effect between Federbün- the 15 and sealing and bearing bushes 30 is guaranteed even in such extreme applications. The sealing and bearing bushes 30 are made of graphite. As a result, a lower friction between the sealing and bearing bushes 30 and the shaft 10 is achieved, which has a low breakaway torque of the rotary feedthrough 1 result.
Die Öffnung 11 des Sacklochs 13 ist als Dichtkegel ausgeführt . Im Bereich der Stirnseite 12, an der sich die Öffnung 11 der Hohlbohrung 13 befindet, weist die Welle 10 ein Außengewinde 18 auf. An diesem Außengewinde 18 ist ein Gewindering 40 befestigt, der die Welle 10 ringförmig umgibt und regelmäßig über seinem Umfang verteilt Durchgangslöcher 41 mit Innengewinde aufweist. An dem Gewindering 40 lässt sich ein gegenüber der Welle 10 drehfestes, gegenüber dem Gehäuse 20 drehbares Bauteil befestigen. Durch die Ausgestaltung des Sacklochs 11 als Dichtkegel lässt sich eine druckfeste, fluidleitende Verbindung zwischen einem drehbaren Bauteil und der Welle 10 bewerkstelligen. The opening 11 of the blind hole 13 is designed as a sealing cone. In the region of the end face 12, at which the opening 11 of the hollow bore 13 is located, the shaft 10 has an external thread 18. At this external thread 18, a threaded ring 40 is fixed, which surrounds the shaft 10 annular and regularly distributed over its circumference through holes 41 having internal thread. At the threaded ring 40 can be against the shaft 10 non-rotatable, fastened relative to the housing 20 rotatable component. Due to the design of the blind hole 11 as a sealing cone can be a pressure-resistant, fluid-conducting connection between a rotatable member and the shaft 10 accomplish.
Der Gewindering 40 ist in Figur 3 als Schnittansicht gemäß der Schnittlinie III-III aus Figur 1 detailliert dargestellt . The threaded ring 40 is shown in detail in Figure 3 as a sectional view along the section line III-III of Figure 1.
Der Gewindering 40 ist auf das Außengewinde 18 der Welle 10 aufgeschraubt und durch einen Gewindestift 42 gegen ein unerwünschtes Lösen von der Welle 10 gesichert. Er ist also drehfest mit der Welle 10 verbunden. Der Gewindering 40 weist gleichmäßig über dem Umfang und um die Öffnung für die Welle 10 verteilte Bohrungen mit Innengewinde 41 auf. An diesen Bohrungen mit Innengewinde 41 kann über Schrauben oder Bolzen ein Bauteil an dem Gewindering 41 und damit mit der Welle 10 verbunden werden. Das Bauteil ist bevorzugt so ausgeführt, dass es bei der Befestigung am Gewindering 41 auch fluidleitend mit der Öffnung 11 an der Stirnseite 12 der Welle 10 verbunden wird. The threaded ring 40 is screwed onto the external thread 18 of the shaft 10 and secured by a threaded pin 42 against unwanted release of the shaft 10. He is so rotatably connected to the shaft 10. The threaded ring 40 has uniformly over the circumference and around the opening for the shaft 10 distributed holes with internal thread 41. At these holes with internal thread 41, a component on the threaded ring 41 and thus with the shaft 10 can be connected by screws or bolts. The component is preferably designed so that it is also fluid-conductively connected to the opening 11 on the end face 12 of the shaft 10 during attachment to the threaded ring 41.
An dem Gewindering 40 ist weiterhin eine Drehmomentstütze 43 vorgesehen, mit der Belastungen auf die Bohrung mit Innengewinde 41 bzw. darin eingeführte Schrauben oder Bolzen aufgrund von Drehmomenten um die Achse der Welle 10 stark verringert werden können. On the threaded ring 40, a torque support 43 is further provided, with the loads on the bore with internal thread 41 or inserted therein screws or bolts due to torques about the axis of the shaft 10 can be greatly reduced.
In Figur 4 ist eine Schnittdarstellung des Gehäuses 20 gemäß der Schnittlinie IV-IV aus Figur 1 dargestellt. Der dargestellte erste Gehäuseteil 22 weist über den Umfang verteilt und um die Achse der Welle 10 angeordnet Bohrungen 26 auf. Die Bohrungen 26 sind mit einem Innengewinde ausgestattet. Über Schrauben oder Bolzen, die in das Innengewinde der Bohrungen 26 eingreifen, kann der zweite Gehäuse- teil 23 fest mit dem ersten Gehäuseteil 22 verbunden werden. 4 shows a sectional view of the housing 20 according to the section line IV-IV of Figure 1 is shown. The illustrated first housing part 22 has distributed over the circumference and arranged around the axis of the shaft 10 holes 26. The holes 26 are equipped with an internal thread. By means of screws or bolts, which engage in the internal thread of the holes 26, the second housing part 23 can be fixedly connected to the first housing part 22.
In Figur 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drehdurchführung 1 dargestellt. Die Drehdurch- führung 1 aus Figur 2 ist in weiten Teilen zur Drehdurchführung 1 aus den Figuren 1 bis 4 identisch, weswegen auf die dortigen Ausführungen verwiesen wird. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen eingegangen. FIG. 5 shows a second exemplary embodiment of a rotary feedthrough 1 according to the invention. The rotary feedthrough 1 from FIG. 2 is largely identical to the rotary feedthrough 1 from FIGS. 1 to 4, for which reason reference is made to the statements there. The following will be only the differences between the two embodiments.
Anstelle einer einzelnen Verbindungsbohrung 16 (vgl. erstes Ausführungsbeispiel, Fig. 2) sind bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Verbindungsbohrungen 16 vorgesehen. Die beiden Verbindungsbohrung 16 liegen auf einer gemeinsamen Achse und können in einem Herstellungsschritt als Durchgangsbohrung durch die Welle 10 herge- stellt werden. In dem zwei Verbindungsbohrungen 16 vorgesehen sind, kann der Strömungswiderstand der Drehdurchführung 1 reduziert werden. Instead of a single connecting bore 16 (cf., first exemplary embodiment, FIG. 2), two connecting bores 16 are provided in the exemplary embodiment shown in FIG. The two connecting bores 16 lie on a common axis and can be produced in a production step as a through-bore through the shaft 10. In the two connection holes 16 are provided, the flow resistance of the rotary feedthrough 1 can be reduced.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 sind die Dicht- und Lagerbuchsen 30 zweiteilig ausgeführt und zwar mit einem Buchsenteil 33 und einem Bundteil 34. Die Buchsenteile 31 dienen der Gleitlagerung der Welle 10 im Gehäuse 20. Die Bundteile 32 der Dicht- und Lagerbuchsen 30 liegen jeweils an der von dem Druckverteilerraum 14 abgewandten Seite ei- nes der Federbünde 15 der Welle an. Durch einen am Federbund 15 anliegenden Bundteil 32 wird verhindert, dass Fluid zwischen dem Bundteil 32 und der Welle 10 durchtreten kann. Es wird also eine Abdichtung des Druckverteilerraums 14 gegenüber der Außenseite der Welle 10 bzw. der Umgebung er- reicht. Wie bereits beim ersten Ausführungsbeispiel ist der Bereich der Dicht- und Lagerbuchsen 30 bzw. der Bundteile 32, der an einem der Federbünde 15 anliegt, ballig ausgestaltet . In Figur 5 ist weiterhin dargestellt, wie ein weiteres Bauteil 90 an der Welle 10 befestigt werden kann. Das Bauteil 90 weist ein Fluidkanal 91 auf, dessen ein Ende 92 in den Dichtkegel der Öffnung 11 der Hohlbohrung 13 der Welle 10 eingeführt werden kann. In the embodiment of Figure 5, the sealing and bearing bushes 30 are made in two parts and that with a socket part 33 and a collar part 34. The bushing parts 31 are the sliding bearing of the shaft 10 in the housing 20. The collar parts 32 of the sealing and bearing bushes 30 are each the side facing away from the pressure distribution chamber 14 side of one of the spring collars 15 of the shaft. By a voltage applied to the spring collar 15 waistband member 32 prevents fluid between the waistband 32 and the shaft 10 can pass. Thus, a sealing of the pressure distribution chamber 14 with respect to the outside of the shaft 10 or the environment is achieved. As in the first embodiment, the region of the sealing and bearing bushes 30 and the collar parts 32, which bears against one of the spring collars 15, designed crowned. FIG. 5 furthermore shows how a further component 90 can be fastened to the shaft 10. The component 90 has a fluid channel 91, whose one end 92 in the Sealing cone of the opening 11 of the hollow bore 13 of the shaft 10 can be inserted.
Das Bauteil 90 weist weiterhin einen umlaufenden Vorsprung 93 auf, der von einem Spannring 94 hintergriffen wird. Der Spannring 94 ist über Schrauben 95, die in die Bohrungen mit Innengewinde 41 des Gewinderings 40 eingreifen, mit dem Gewindering 40 und damit der Welle 10 drehfest verbunden. Indem das Bauteil 90 bzw. das eine Ende 92 des Fluidkanals 91 in den Dichtkegel der Öffnung 11 der Hohlbohrung 13 gedrückt wird, entsteht eine druckdichte, fluidleitende Verbindung zwischen der Hohlbohrung 13 und dem Fluidkanal 91 des Bauteils 90. Unabhängig von der Position des Bauteils 90 gegenüber dem Gehäuse 20 kann mit der erfindungsgemäßen Drehdurchführung 1 Fluid von der Ein- und Auslassöffnung 21 im Gehäuse 20 über dem Druckverteilerraum 14, die Verbindungsbohrungen 16 und die Hohlbohrung 13 Wärmeträgerfluid in den Fluidkanal 91 des Bauteils 90 gelangen. Selbstver— ständlich ist auch eine umgekehrte Strömungsrichtung möglich. The component 90 further has a circumferential projection 93, which is engaged behind by a clamping ring 94. The clamping ring 94 is connected via screws 95 which engage in the holes with internal thread 41 of the threaded ring 40, with the threaded ring 40 and thus the shaft 10 rotatably connected. By pressing the component 90 or the one end 92 of the fluid channel 91 into the sealing cone of the opening 11 of the hollow bore 13, a pressure-tight, fluid-conducting connection is created between the hollow bore 13 and the fluid channel 91 of the component 90. Independently of the position of the component 90 With respect to the housing 20, fluid can pass from the inlet and outlet opening 21 in the housing 20 via the pressure distribution chamber 14, the connection bores 16 and the hollow bore 13 heat transfer fluid into the fluid channel 91 of the component 90 with the rotary feedthrough 1 according to the invention. Of course, a reverse flow direction is possible.
Es ist auch möglich, dass der Gewindering 40 mit dem Bauteil 90 verbunden ist und ein zugehöriger Spannring einen Vorsprung an der Welle 10 hintergreift (nicht dargestellt) . It is also possible that the threaded ring 40 is connected to the component 90 and an associated clamping ring engages behind a projection on the shaft 10 (not shown).
In Figuren 6 und 7 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drehdurchführung 1 gezeigt. Die Drehdurchführung 1 aus Figuren 6 und 7 ist in weiten Teilen zur Drehdurchführung gemäß Figuren 1 bis 4, sowie 5 identisch, weswegen auf die dortigen Ausführungen verwiesen wird. Im Folgenden wird insbesondere auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen eingegangen. Auch ist es selbst- verständlich, dass einzelne Aspekte, wie z. B. die Ausgestaltung der Welle 10 zur Anbindung an weitere Bauteile 90 (vgl. Fig. 5), zwischen den einzelnen Ausführungsbeispielen austauschbar sind. In Figures 6 and 7, a third embodiment of a rotary feedthrough 1 according to the invention is shown. The rotary feedthrough 1 of Figures 6 and 7 is identical in many parts to the rotary feedthrough according to Figures 1 to 4, and 5, which is why reference is made to the statements there. In the following, particular attention is paid to the differences between the exemplary embodiments. It is also self- understandable that individual aspects, such. Example, the configuration of the shaft 10 for connection to other components 90 (see Fig .. 5) are interchangeable between the individual embodiments.
Die Drehdurchführung 1 gemäß Figuren 6 und 7 unterscheidet sich hauptsächlich darin, dass nur ein Federbund 15 an der Welle 10 vorgesehen ist. Mit diesem Federbund 15 wird der Druckraum 14 in axialer Richtung an einer Seite begrenzt. Die Begrenzung des Druckraums 14 in axialer Richtung auf der anderen Seite wird durch das Gehäuse 20 bzw. das erste Gehäuseteil 22 gewährleistet. The rotary feedthrough 1 according to FIGS. 6 and 7 differs mainly in that only one spring collar 15 is provided on the shaft 10. With this spring collar 15, the pressure chamber 14 is limited in the axial direction on one side. The limitation of the pressure chamber 14 in the axial direction on the other side is ensured by the housing 20 and the first housing part 22.
Da nur ein Federbund 15 vorgesehen ist, ist auch nur eine Dicht- und Lagerbuchse 30 vorhanden. Die Dicht- und Lagerbuchse 30 ist hierbei zweiteilig ausgeführt, wobei der Buchsenteil 33 der Gleitlagerung der Welle 10 dient, während der Bundteil 34 nicht zwingend zur Lagerung der Welle 10 beiträgt. Der Bundteil 34 wird, wie nachfolgend be- schrieben, mit einer Vorspannung an den Federbund 15 gedrückt, so dass zwischen Federbund 15 und Bundteil 34 keine Flüssigkeit hindurch gelangen kann. Since only one spring collar 15 is provided, only one sealing and bearing bush 30 is present. The sealing and bearing bush 30 is in this case made in two parts, wherein the bushing part 33 of the sliding bearing of the shaft 10 is used while the collar part 34 does not necessarily contribute to the storage of the shaft 10. The collar part 34 is, as described below, pressed with a bias to the spring collar 15, so that between the spring collar 15 and waistband 34 no liquid can pass through.
Zur Erzeugung der genannten Vorspannung ist am zweiten Ge- häuseteil 23 eine umlaufende Federlippe 29 vorgesehen. Die Federlippe 29 liegt im dargestellten zusammengebauten Zustand der Drehdurchführung 1 an dem Bundteil 34 der Dicht- und Lagerbuchse 30 an und übt aufgrund elastischer Verformung eine Vorspannungskraft auf den Bundteil 34 in Richtung des Federbundes 15 aus. Da die Federlippe 11 außerdem umlaufend ist, ist die Anlage an dem Bundteil 34 der Dicht- und Lagerbuchse 30 druckdicht. Es kann also keine Flüssig- keit zwischen dem Bundteil 34 der Lagerbuchse 30 und der daran anliegenden Federlippe 29 hindurchtreten. For generating said bias, a circumferential spring lip 29 is provided on the second housing part 23. The spring lip 29 is in the illustrated assembled state of the rotary feedthrough 1 on the collar part 34 of the sealing and bearing bush 30 and exerts a biasing force on the collar part 34 in the direction of the spring collar 15 due to elastic deformation. Since the spring lip 11 is also circumferential, the system is on the collar part 34 of the sealing and bearing bush 30 pressure-tight. So there can be no liquid keits between the collar portion 34 of the bearing bush 30 and the spring lip 29 abutting thereon pass.
Die Welle 10 ist neben dem Buchsenteil 33 der Dicht- und Lagerbuchse 30 noch in einer Führungsbuchse 40 gelagert. Um zu verhindern, dass die Welle 10 ihre Position innerhalb des Gehäuses 20 verändert, ist außerdem noch ein Abstandshalter 41 in Form einer Kugel vorgesehen, mit dem der Abstand zwischen Welle 10 und Gehäuseteil 22 festgelegt wird. Die Welle 10 wird dann aufgrund der an dem Federbund 15 angreifenden Vorspannung und dem Abstandshalter 41 in Position gehalten, wobei sie selbstverständlich drehbar bleibt. The shaft 10 is still stored in a guide bush 40 in addition to the socket part 33 of the sealing and bearing bush 30. In order to prevent the shaft 10 from changing its position within the housing 20, a spacer 41 in the form of a ball is also provided, with which the distance between the shaft 10 and the housing part 22 is fixed. The shaft 10 is then held in position due to the bias on the spring collar 15 and the spacer 41, while remaining naturally rotatable.
Der Bundteil 34 der Gleit- und Lagerbuchse 35 ist aus Gra- phit, der Buchsenteil 33 und die Führungsbuchse 40 können auch aus anderem Material gefertigt sein. Der Buchsenteil 33 und/oder die Führungsbuchse 40 können alternativ auch als Wälzlager ausgeführt sein. Die erfindungsgemäße Drehdurchführung 1 eignet sich sowohl für die Drehdurchführung von flüssigem Wärmeträgerfluid als auch von Wärmeträgerfluid in gasförmiger Form. Letzteres ist besonders für den Einsatz mit thermischen Solarkollektoren erforderlich, bei denen ein zunächst flüssiges Wärme- trägermedium so stark aufgeheizt wird, dass ein Phasenwechsel hin zur Gasform erfolgt. Ein System 100 mit einem entsprechenden thermischen Solarkollektor 101 ist in Figur 8 dargestellt . Das System 100 umfasst einen thermischen Solarkollektor 101 mit einem optischen Element 102 und einem Absorber 103. Bei dem optischen Element 102 handelt es sich um eine lineare Fresnel-Linse, die senkrecht auf das optische Element 102 auftreffende Sonnenstrahlung auf einer Fokuslinie bündelt. In der Fokuslinie des optischen Elementes 102 ist der Absorber 103 angeordnet. Der Absorber 103 ist als Absorber— röhr ausgeführt, der von Wärmeträgerfluid durchströmt wer- den kann. Das durch den Absorber 103 strömende Wärmeträgerfluid wird durch die auf den Absorber 103 fokussierte Sonnenstrahlung erhitzt. The collar part 34 of the sliding and bearing bush 35 is made of graphite, the bushing part 33 and the guide bushing 40 can also be made of other material. The bushing part 33 and / or the guide bushing 40 may alternatively be designed as rolling bearings. The rotary feedthrough 1 according to the invention is suitable both for the rotary feedthrough of liquid heat transfer fluid and of heat transfer fluid in gaseous form. The latter is particularly required for use with thermal solar collectors in which an initially liquid heat transfer medium is heated to such an extent that a phase change takes place towards the gas form. A system 100 with a corresponding thermal solar collector 101 is shown in FIG. The system 100 includes a solar thermal collector 101 having an optical element 102 and an absorber 103. The optical element 102 is a linear fresnel lens perpendicular to the optical element 102 concentrating incident solar radiation on a focus line. In the focal line of the optical element 102, the absorber 103 is arranged. The absorber 103 is designed as an absorber tube through which heat transfer fluid can flow. The heat transfer fluid flowing through the absorber 103 is heated by the solar radiation focused on the absorber 103.
Damit die Sonnenstrahlung immer senkrecht auf das optische Element 102 auftrifft, ist der thermische Solarkollektor 101 um eine erste und eine zweite Schwenkachse 201, 202 verschwenkbar. Aufgrund der Verschwenkbarkeit um die beiden Schwenkachsen 201, 202 ist eine zweiachsige Nachführung des thermischen Solarkollektors 101 zur Sonne hin möglich. Der thermische Solarkollektor 101 kann immer so zur Sonne ausgerichtet werden, dass die Sonnenstrahlen senkrecht auf das optische Element 102 auftreffen. So that the solar radiation always impinges perpendicularly on the optical element 102, the solar thermal collector 101 is pivotable about a first and a second pivot axis 201, 202. Due to the pivotability about the two pivot axes 201, 202 a biaxial tracking of the solar thermal collector 101 to the sun is possible. The thermal solar collector 101 can always be aligned with the sun so that the sun's rays impinge perpendicularly on the optical element 102.
Trotz der für die Nachführung erforderlichen Verschwenkbar- keit um die beiden Schwenkachsen 201, 202 muss sichergestellt werden, dass der Absorber 103 unabhängig von der Stellung des thermischen Solarkollektors 101 um die In spite of the pivotability about the two pivot axes 201, 202 required for the tracking, it must be ensured that the absorber 103 does not depend on the position of the thermal solar collector 101
Schwenkachsen 201, 202 von Wärmeträgerfluid durchströmt wird. Um dies zu erreichen, umfasst das System 100 erfin- dungsgemäße Drehdurchführungen 1. Zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Drehdurchführungen wird auf Figuren 1 bis 5 und die oben stehenden Erläuterungen verwiesen. Swivel axes 201, 202 is flowed through by heat transfer fluid. In order to achieve this, the system 100 comprises rotary unions 1 according to the invention. For an explanation of the rotary unions according to the invention, reference is made to FIGS. 1 to 5 and the above explanations.
Um die Verschwenkbarkeit um die Schwenkachse 201 zu errei- chen, sind zwei Drehdurchführungen 1 vorgesehen, die mit ihrer jeweiligen Welle 10 koaxial mit der Schwenkachse 201 und mit den Stirnseiten 12 der jeweiligen Wellen 10 gegenüberliegend ausgerichtet sind. Der thermische Solarkollektor 101 ist fest mit den Wellen 10 der Drehdurchführung 1 verbunden. Aufgrund der drehbaren Lagerungen der Wellen 10 in den Gehäusen 20 der Drehdurchführungen 1 ist der Solarkollektor 101 gegenüber den Gehäusen 20 der Drehdurchführungen 1 um die Schwenkachse 201 verschwenkbar. Eine zusätzliche Lagerung des Solarkollektors 101 um die Schwenkachse 201 ist nicht erforderlich. In order to achieve the pivotability about the pivot axis 201, two rotary unions 1 are provided, which are aligned with their respective shaft 10 coaxial with the pivot axis 201 and with the end faces 12 of the respective shafts 10 opposite. The thermal solar collector 101 is fixedly connected to the shafts 10 of the rotary feedthrough 1. Due to the rotatable bearings of the shafts 10 in the housings 20 of the rotary unions 1, the solar collector 101 is pivotable relative to the housings 20 of the rotary unions 1 about the pivot axis 201. An additional storage of the solar collector 101 about the pivot axis 201 is not required.
Die jeweiligen Öffnungen 11 in den Wellen 10 der Drehdurch- führung 1 sind über Rohre 104 mit jeweils einem Ende des Absorbers 103 fluidleitend verbunden. Es ist also möglich, dass Wärmeträgerfluid von der Ein- und Auslassöffnung 21 der einen Drehdurchführung 1 durch die Drehdurchführung 1 und durch die Rohrleitungen 104 zum Absorber 102 gelangt, diesen durchströmt, und wiederum durch Rohrleitungen 104 und der anderen Drehdurchführung 1 zur Auslassöffnung 21 der anderen Drehdurchführung 1 strömt . Diese Strömung von Wärmeträgerfluid ist unabhängig von der Stellung des Solarkollektors 101 um die Schwenkachse 201 möglich. The respective openings 11 in the shafts 10 of the rotary leadthrough 1 are connected in a fluid-conducting manner via tubes 104 to one end of the absorber 103. It is therefore possible that heat transfer fluid from the inlet and outlet 21 of a rotary feedthrough 1 passes through the rotary feedthrough 1 and through the pipes 104 to the absorber 102, flows through it, and again through pipes 104 and the other rotary feedthrough 1 to the outlet opening 21 of the other Rotary union 1 flows. This flow of heat transfer fluid is independent of the position of the solar collector 101 about the pivot axis 201 possible.
Das Gehäuse 20 der Drehdurchführung 1 sind fest auf einem Rahmen 105 montiert. Der Rahmen 105 ist drehbar um die Schwenkachse 202 gelagert. Als Lager dienen zwei erfindungsgemäße Drehdurchführungen 1. Die Drehdurchführungen 1 sind mit ihrer Welle 10 koaxial zur Schwenkachse 202 ausgerichtet und liegen sich mit den jeweiligen Stirnseiten 12 gegenüber. Die Ein- und Auslassöffnungen 21 der Drehdurchführungen 1 entlang der Schwenkachse 201sind über Rohrleitung 106 mit jeweils einer Öffnung 11 an den Stirnseiten 12 der Welle 10 der Drehdurchführung 1 verbunden. The housing 20 of the rotary feedthrough 1 are fixedly mounted on a frame 105. The frame 105 is rotatably supported about the pivot axis 202. The rotary feedthroughs 1 are aligned with their shaft 10 coaxial with the pivot axis 202 and are opposite to the respective end faces 12. The inlet and outlet openings 21 of the rotary feedthroughs 1 along the pivot axis 201 are connected via pipe 106, each having an opening 11 on the end faces 12 of the shaft 10 of the rotary feedthrough 1.
Der Rahmen 105 - und damit die Schwenkachse 201 und der thermische Solarkollektor 101 - lässt sich um die Schwenk- achse 202 verschwenken. Aufgrund der Drehdurchführungen 1 entlang dieser Schwenkachse 202 kann Wärmeträgerfluid unabhängig von der Stellung des Solarkollektors 101 um die Schwenkachsen 201, 202 zum Absorber 103 gelangen bzw. von diesem weggeführt werden. The frame 105 - and thus the pivot axis 201 and the thermal solar collector 101 - can be adjusted around the pivoting axis 202 pivot. Due to the rotary feedthroughs 1 along this pivot axis 202, heat transfer fluid can arrive independently of the position of the solar collector 101 about the pivot axes 201, 202 to the absorber 103 or be led away from it.
Das Gehäuse 20 der Drehdurchführung 1 um die Schwenkachse 202 sind mit einer lokalen Infrastruktur 300 verbunden. Die Infrastruktur 300 umfasst eine Pumpe 301, eine Turbine 302 und ein Rohrleitungssystem 304. The housing 20 of the rotary feedthrough 1 about the pivot axis 202 are connected to a local infrastructure 300. The infrastructure 300 includes a pump 301, a turbine 302, and a piping system 304.
Mit der Pumpe 301 wird Wärmeträgerfluid durch das Rohrleitungssystem 304 zu einer Einlassöffnung 21 der einen Drehdurchführung 1 um die Schwenkachse 202 gefördert. Die Dreh- durchführung 1 wird - wie anhand von Figuren 1 bis 5 oben erläutert - durchströmt, so dass das Wärmeträgerfluid über die Rohrverbindung 106 zu einer der Drehdurchführungen 1 um die Schwenkachse 201 gelangt. Das Wärmeträgerfluid durchströmt auch diese Drehdurchführung 1 und gelangt über die Rohrleitung 104 in den Absorber 103. In dem Absorber 103 wird es durch die mit dem optischen Element 102 auf den Absorber 103 fokussierte Sonnenstrahlung so stark aufgeheizt, dass es seine Phase wechselt und gasförmig wird. Das gasförmige Wärmeträgermedium wird über die Rohrleitungen 104 aus dem Absorber 103 abgeführt und gelangt über die Drehdurchführungen 1 und die Rohrleitungen 106 wieder in das Rohrleitungssystem 303 der lokalen Infrastruktur 300. Das gasförmige Wärmeträgermedium wird dann der Turbine 302 zugeführt, wo es zur Erzeugung von elektrischer Energie ver- wendet wird. Während dieses Prozesses kühlt sich das Wärmeträgermedium wieder so stark ab, dass es seine Phase erneut wechselt und wieder in flüssiger Form vorliegt. Das flüssi- ge Wärmeträgermedium kann dann dem Absorber 103 über die Pumpe 301 wie beschrieben zugeführt werden. With the pump 301, heat transfer fluid is conveyed through the piping system 304 to an inlet opening 21 of a rotary feedthrough 1 about the pivot axis 202. The rotary feedthrough 1 is - as explained above with reference to FIGS. 1 to 5 - flowing through, so that the heat transfer fluid passes via the pipe connection 106 to one of the rotary feedthroughs 1 about the pivot axis 201. The heat transfer fluid also flows through this rotary feedthrough 1 and passes via the pipe 104 into the absorber 103. In the absorber 103, it is so strongly heated by the solar radiation focused on the absorber 103 with the optical element 102 that it changes its phase and becomes gaseous. The gaseous heat transfer medium is discharged via the pipes 104 from the absorber 103 and passes through the rotary unions 1 and the pipes 106 back into the piping system 303 of the local infrastructure 300. The gaseous heat transfer medium is then fed to the turbine 302, where it is for generating electrical energy is used. During this process, the heat transfer medium cools down again so strongly that it changes its phase again and is again in liquid form. The liquid ge heat transfer medium can then be supplied to the absorber 103 via the pump 301 as described.
Da das erfindungsgemäße System 100 die erfindungsgemäßen Drehdurchführungen 1 umfasst, ist es möglich, dass der Absorber 103 von Wärmeträgerfluid durchströmt wird, und zwar unabhängig davon, welche Stellung der thermische Solarkollektor 100 um die Schwenkachsen 201, 202 einnimmt. Since the system 100 according to the invention comprises the rotary unions 1 according to the invention, it is possible that the absorber 103 is flowed through by heat transfer fluid, regardless of which position the thermal solar collector 100 occupies about the pivot axes 201, 202.

Claims

Patentansprüche claims
Drehdurchführung (1) für Wärmeträgerfluid in flüssigem oder gasförmigem Zustand zur Verwendung in solarthermischen Anlagen, umfassend eine Welle (10) mit einer Hohlbohrung (13) , einem die Welle (10) ringförmig umgebenden Druckverteilerraum (14), der in axialer Richtung von wenigstens einem fest mit der Welle (10) verbundenen Federbund (15) begrenzt ist, und mit einer im Bereich des Druckverteilerraums (14) angeordneten Verbindungsbohrung (16) durch die Wand der Hohlbohrung (13), und wenigstens eine Dicht- und Lagerbuchse (30), wobei jede Dicht- und Lagerbuchse (30) bündig an der von dem Druckverteilerraum (14) abgewandten Seite des ihr jeweils benachbarten Federbundes (15) anliegend und dagegen vorgespannt ist. Rotary feedthrough (1) for heat transfer fluid in the liquid or gaseous state for use in solar thermal systems, comprising a shaft (10) with a hollow bore (13), a pressure distribution chamber (14) surrounding the shaft (10) in an annular manner of at least one in the axial direction fixedly connected to the shaft (10) spring collar (15) is limited, and with a in the region of the pressure distribution chamber (14) arranged connecting bore (16) through the wall of the hollow bore (13), and at least one sealing and bearing bush (30), wherein each sealing and bearing bush (30) is flush against the side facing away from the pressure distribution chamber (14) side of their respective adjacent spring collar (15) fitting and biased against it.
Drehdurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Dicht- und Lagerbuchsen (30) und zwei fest mit der Welle (10) verbundenen Federbünde (15) vorgesehen sind. Rotary feedthrough according to claim 1, characterized in that two sealing and bearing bushes (30) and two fixedly connected to the shaft (10) spring collars (15) are provided.
Drehdurchführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (10) gleitend in wenigstens einer Dicht- und Lagerbuchse (30) gelagert ist. Rotary feedthrough according to claim 1 or 2, characterized in that the shaft (10) is slidably mounted in at least one sealing and bearing bush (30).
Drehdurchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Dicht- und Lagerbuchse (30) in einem Gehäuse (20) gehaltert ist, welches eine Öffnung (27) zur Durchführung der Welle (10) und eine Ein- und Auslassöffnung (21) umfasst, wobei die Ein- und Auslassöffnung (21) in den Druckverteilerraum (14) mündet. Rotary feedthrough according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one sealing and bearing bush (30) is held in a housing (20) which has an opening (27) for the passage of the shaft (10) and an inlet and outlet opening (30). 21), wherein the inlet and outlet opening (21) opens into the pressure distribution chamber (14).
5. Drehdurchführung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) wenigstens eine umlaufende Federlippe (29) zur Erzeugung der Vorspannung an einer Dicht- und Lagerbuchse (30) aufweist. 5. Rotary feedthrough according to claim 4, characterized in that the housing (20) has at least one circumferential spring lip (29) for generating the bias on a sealing and bearing bush (30).
6. Drehdurchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlbohrung (13) als axiales Sackloch ausgeführt ist. 6. Rotary feedthrough according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow bore (13) is designed as an axial blind hole.
7. Drehdurchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich wenigstens einer Dicht- und Lagerbuchse (30) , der bündig an einem Federbund (15) anliegt, ballig ausgestaltet ist. 7. Rotary feedthrough according to one of the preceding claims, characterized in that the region of at least one sealing and bearing bush (30), which bears flush against a spring collar (15) is designed crowned.
8. Drehdurchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine 8. Rotary feedthrough according to one of the preceding claims, characterized in that at least one
Dicht- und Lagerbuchse (30) einteilig als Bundbuchse oder zweiteilig mit einem Buchsenteil (33) und einem Bundteil (34) ausgeführt ist.  Sealing and bearing bush (30) in one piece as a collar bushing or in two parts with a socket part (33) and a collar part (34) is executed.
9. Drehdurchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (10) und/oder die Federbünden (15) aus korrosionsbeständigem Federstahl sind. 9. Rotary feedthrough according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft (10) and / or the spring collars (15) are made of corrosion-resistant spring steel.
10. Drehdurchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Dicht- und Lagerbuchse (30) oder wenigstens der Bundteil (34) einer zweiteiligen Dicht- und Lagerbuchse (30) aus Graphit ist. Drehdurchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) zweigeteilt ausgeführt ist, wobei vorzugsweise der Druckverteilerraum (14) in einem der beiden Gehäusetei le (22, 23) angeordnet ist. 10. Rotary feedthrough according to one of the preceding claims, characterized in that at least one sealing and bearing bush (30) or at least the collar part (34) of a two-part sealing and bearing bush (30) made of graphite. Rotary feedthrough according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (20) is designed in two parts, wherein preferably the pressure distribution chamber (14) in one of the two Gehäusetei le (22, 23) is arranged.
Drehdurchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Öffnungen (11) der Hohlbohrung (13) als Dichtkegel aus geführt ist. Rotary feedthrough according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the openings (11) of the hollow bore (13) is guided as a sealing cone.
Drehdurchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende der Welle (10), an der eine Öffnung (11) der Hohlbohrung (13) an geordnet ist, ein Gewindering oder ein Spannring vorge sehen ist. Rotary feedthrough according to one of the preceding claims, characterized in that at the end of the shaft (10) to which an opening (11) of the hollow bore (13) is arranged, a threaded ring or a clamping ring is seen easily.
Drehdurchführung nach einen der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende der Welle (10) , an der eine Öffnung (11) der Hohlbohrung (13) angeordnet ist, für eine Schneidringverbindung ausgebildet ist. Rotary feedthrough according to one of claims 1 to 8, characterized in that the end of the shaft (10) on which an opening (11) of the hollow bore (13) is arranged, is designed for a cutting ring connection.
Drehdurchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (20) , am Gewindering (40) oder Spannring eine Drehmomentstütze (43) vorgesehen ist. Rotary feedthrough according to one of the preceding claims, characterized in that a torque support (43) is provided on the housing (20), on the threaded ring (40) or clamping ring.
System umfassend ein um wenigstens eine Schwenkachse (201) schwenkbar gelagerten, thermischen Solarkollekto (101) mit einem optischen Element (102) und einem Absorber (103), der zur Durchströmung mit Wärmeträgerflu id ausgebildet ist, und wenigstens einer Drehdurchführung (1) mit einer Welle (10) mit einer Hohlbohrung (13), einem die Welle (10) ringförmig umgebenden Druck Verteilerraum (14), der in axialer Richtung von wenigs tens einem fest mit der Welle (10) verbundenen Federbund (15) begrenzt ist, und mit einer im Bereich des Druckverteilerraums (14) angeordneten Verbindungsbohrung (16) durch die Wand der Hohlbohrung (13), und wenigstens eine Dicht- und Lagerbuchse (30), wobei jede Dicht- und Lagerbuchse (30) bündig an der von dem Druckverteilerraum abgewandten Seite des ihr jeweils benachbarten Federbundes (15) anliegend und dagegen vorgespannt ist, wobei die Welle (10) der Drehdurchfüh rung (1) koaxial mit einer der wenigstens einen System comprising a at least one pivot axis (201) pivotally mounted, thermal solar collector (101) having an optical element (102) and an absorber (103), which is designed to flow with Wärmeträgerflu id, and at least one rotary feedthrough (1) with a Shaft (10) with a hollow bore (13), a ring surrounding the shaft (10) pressure distribution chamber (14) in the axial direction of wenigs least one fixed to the shaft (10) connected spring collar (15) is limited, and with a in the region of the pressure distribution chamber (14 ) arranged connecting bore (16) through the wall of the hollow bore (13), and at least one sealing and bearing bush (30), wherein each sealing and bearing bush (30) flush on the side facing away from the pressure distribution chamber side of their respective adjacent spring collar (15 ) and biased against it, wherein the shaft (10) of the Drehdurchfüh tion (1) coaxially with one of the at least one
Schwenkachse (201) angeordnet ist und der Absorber (103) des thermischen Solarkollektors (101) drehfest und fluidleitend mit der Hohlbohrung (13) oder dem Druckverteilerraum (14) der Drehdurchführung (1) verbunden ist.  Swivel axis (201) is arranged and the absorber (103) of the thermal solar collector (101) rotatably and fluidly connected to the hollow bore (13) or the pressure distribution chamber (14) of the rotary feedthrough (1).
System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehdurchführung (1) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 15 ausgebildet ist. System according to claim 16, characterized in that the rotary feedthrough (1) is designed according to one of claims 2 to 15.
System nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch ge kennzeichnet, dass das optische Element (102) eine lineare Fresnel-Linse und/oder der Absorber (103) ein Ab sorberrohr ist. System according to one of claims 16 or 17, characterized in that the optical element (102) is a linear Fresnel lens and / or the absorber (103) is an absorber tube.
19. System nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Schwenkachse (202) vorgesehen ist. 19. System according to any one of claims 16 to 18, characterized in that a second pivot axis (202) is provided.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107061899A (en) * 2017-01-17 2017-08-18 广州富森环保科技股份有限公司 Outer driving swivel joint
CN110508544A (en) * 2019-09-23 2019-11-29 浙江苏强格液压股份有限公司 A kind of lathe cleaning device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2920710A (en) * 1956-12-17 1960-01-12 George E Howard Vehicle having a solar steam generator
US3627355A (en) * 1969-05-23 1971-12-14 Robert R Reddy Fluidtight swivel joint
US4192559A (en) * 1978-04-28 1980-03-11 Koppers Company, Inc. Rotary union
US4323268A (en) * 1978-06-05 1982-04-06 E-Systems, Inc. Rotary pipe joint
FR2551832A1 (en) * 1983-09-09 1985-03-15 Pinay Jack Improvements to rotating connections

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2920710A (en) * 1956-12-17 1960-01-12 George E Howard Vehicle having a solar steam generator
US3627355A (en) * 1969-05-23 1971-12-14 Robert R Reddy Fluidtight swivel joint
US4192559A (en) * 1978-04-28 1980-03-11 Koppers Company, Inc. Rotary union
US4323268A (en) * 1978-06-05 1982-04-06 E-Systems, Inc. Rotary pipe joint
FR2551832A1 (en) * 1983-09-09 1985-03-15 Pinay Jack Improvements to rotating connections

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107061899A (en) * 2017-01-17 2017-08-18 广州富森环保科技股份有限公司 Outer driving swivel joint
CN110508544A (en) * 2019-09-23 2019-11-29 浙江苏强格液压股份有限公司 A kind of lathe cleaning device

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