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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Drehdurchführung für die Überführung fließfähiger Medien zwischen einem stehenden und einem drehenden Maschinenteil, mit einem nicht drehbaren Durchführungsgehäuse und einer drehbaren Welle, die sich durch das Durchführungsgehäuse erstreckt und axiale und radiale Bohrungen für die Übertragung fließfähiger Medien hat, wobei die Welle ein erstes Wellenende aufweist, das mit einem drehbaren Maschinenteil fest verbindbar ist und ein zweites Wellenende aufweist, das auf der dem drehbaren Maschinenabschnitt abgewandten Seite über das Durchführungsgehäuse hinausragt, wobei das Durchführungsgehäuse Elemente mit radialen Zufuhrbohrungen und Lagerelemente aufweist, über welche das Durchführungsgehäuse auf der Welle gelagert ist,.
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Radiale Drehdurchführungen dieser Art sind in vielfacher Ausgestaltung bekannt. Typischerweise geht es bei solchen Drehdurchführungen darum, dass irgendwelche fließfähigen Medien, wie zum Beispiel Öl, Wasser oder Luft, von einem stehenden in ein drehendes Maschinenteil überführt werden, oder auch in umgekehrter Richtung strömen müssen, um beispielsweise Aggregate an dem drehenden (oder an dem stehenden) Maschinenteil mit beispielsweise Wasser oder Öl oder Luft zu versorgen, beispielsweise zum Verstellen hydraulisch betätigbarer Elemente, zum Spülen, zum Kühlen, zum Ausblasen oder dergleichen.
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Auch zur Verstellung der Blätter von Schiffsschrauben oder der Rotorblätter von Flugzeugen, Hubschraubern oder Windenergieanlagen ist es in aller Regel erforderlich, Fluide, wie zum Beispiel Hydrauliköl, von einem äußeren Rahmen oder Gehäuse in ein drehendes Maschinenteil, zum Beispiel die Welle eines Rotors, zu übertragen. Derartige Verstellungen von Rotorblättern an Strömungsmaschinen sind unter anderem erforderlich, um die Maschinen innerhalb eines größeren Bereichs von Strömungsparametern mit höherer Effizienz betreiben zu können.
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In vielen Fällen ist auch die unabhängige Übertragung mehrerer und gegebenenfalls auch unterschiedlicher Fluide erforderlich, die in manchen Fällen durch die gleichen Kanäle erfolgt, in anderen Fällen jedoch durch unterschiedliche Kanäle erfolgen muss. Die entsprechenden Wellen der rotierenden Maschinenelemente weisen demzufolge mindestens eine und oftmals mehrere axiale Bohrungen auf, die im Bereich einer Drehdurchführung auch radiale Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen aufweisen und von einem Gehäuse und/oder einer Buchse umfasst werden, die ihrerseits radiale Zufuhrbohrungen und vorzugsweise auch eine umlaufende Ringnut aufweisen, welche an derselben axialen Position liegende radiale Zufuhrbohrungen von Welle und Hülse bzw. Gehäuse miteinander verbindet.
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Eine Hülse bzw. ein Gehäuse der Drehdurchführung umfasst die Welle vorzugsweise in relativ engem Abstand, unter Umständen auch unter Verwendung von Gleitdichtungen, um etwaige Leckageverluste durch Austritt des fließfähigen Mediums zwischen Welle und Hülse oder Gehäuse zu vermeiden. Entsprechende Drehdurchführungen sind beispielsweise bekannt aus den deutschen Patentanmeldungen
DE 103 49 968 ,
DE 196 21 020 und
DE 36 00 884 . Solche Drehdurchführungen ermöglichen die Übertragung von Fluiden ohne oder nur mit geringen bzw. beherrschbaren Verlusten an Fluid durch Lecks an der Schnittstelle zwischen der drehenden Welle und einer diese Welle umgebenden statischen Hülse bzw. einem Gehäuse der Drehdurchführung.
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Neben sogenannten radialen Drehdurchführungen, bei welchen die Verbindung zwischen der Drehdurchführung und der Welle auf einer zylindrischen Umfangsfläche der Welle erfolgt, gibt es auch sogenannte axiale Drehdurchführungen, bei welchen Fluid über die Stirnseite an einem Ende einer Welle oder die Stirnseite einer stufenförmigen Erweiterung der Welle zu- bzw. abgeführt wird.
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Das Ende einer Welle steht anwendungsbedingt nicht immer für die Anbringung einer Drehdurchführung zur Verfügung und auch stufenartige Erweiterungen für axiale Drehdurchführungen lassen sich aus räumlichen Gründen nicht immer an einer Welle unterbringen und sie bieten überdies grundsätzlich auch keinerlei nennenswerte Vorteile gegenüber der radialen Zufuhr über die Mantelfläche, wobei die Zufuhr über die Stirnflächen stufen- oder ringförmiger Erweiterungen einer Welle letztlich nur eine besondere Spielart der radialen Drehdurchführung darstellen, da auch dann eine die Welle entlang ihrer Peripherie umgreifende und abdichtende Hülse bzw. ein entsprechendes Gehäuse vorgesehen sein muss und indiesem Sinne die Zu- oder Abfuhr effektiv radial, d. h. über die Peripherie der Welle erfolgt. Die vorliegende Erfindung bezieht daher auch solche ”axialen” Drehdurchführungen ein, die die Überführung des Fluids über die Stirnflächen einer ring- oder stufenartigen Erweiterung einer Welle vorsehen.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich also insbesondere auf eine Drehdurchführung, bei welcher die Enden der sich durch die Drehdurchführung hindurch erstreckenden Welle (oder entsprechende Verlängerungen der Welle) auf beiden Seiten aus dem Gehäuse der Drehdurchführung (im Folgenden Durchführungsgehäuse) herausragen und damit beide Enden der Welle, die einen Teil der Drehdurchführung bildet, für die Verbindung mit einem drehenden Maschinenteil und auch für die Verbindung mit sonstigen Aggregaten zur Verfügung stehen.
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Im Allgemeinen handelt es sich dabei um eine radiale Drehdurchführung in dem oben beschriebenen Sinn.
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Neben der zentralen Welle, die, zumindest soweit sie sich durch ein Durchführungsgehäuse hindurch erstreckt, als Teil der Drehdurchführung angesehen wird und die auch aus mehreren Teilen aufgebaut sein kann, weist eine solche Drehdurchführung das bereits erwähnte Gehäuse sowie Lagerelemente auf, über welche das Gehäuse und die damit verbundenen Teile auf der Welle gelagert sind. Umgekehrt könnte man auch sagen, dass die Welle über die Lagerelemente in dem Gehäuse und innerhalb der damit verbundenen Teile gelagert ist.
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Das Gehäuse einer solchen Drehdurchführung ist üblicherweise direkt oder indirekt mit dem nicht-drehenden Maschinenteil starr verbunden und es weist insbesondere Anschlüsse an Rohre oder Schläuche auf, über welche die entsprechenden fließfähigen Medien zu- oder abgeführt werden.
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Die Drehdurchführung bzw. deren Lagerelemente bzw. dienen im Allgemeinen gleichzeitig auch als Lager für die mit dem drehenden Maschinenteil verbundene Welle. Bzw. deren Verlängerung in Form der Welle der Drehdurchführung. Auf ein zusätzliches Lager in diesem Bereich wird insbesondere dann verzichtet, wenn die Drehdurchführung nahe des Endes der Welle eines drehenden Maschinenteiles angeordnet ist, wobei die Welle der Drehdurchführung und die Welle des Maschinenteils stirnseitig starr miteinander verbunden werden, sodass sie um eine gemeinsame Achse rotieren,.
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Nachteilig ist dabei allerdings, dass etwaige Vibrationen und zum Beispiel auch Traglasten oder Biegekräfte von dem drehenden Maschinenteil auf die Welle der Drehdurchführung und von dieser auch auf die übrigen Teile und das Gehäuse der Drehdurchführung übertragen werden, welches wiederum starr fixiert ist. Dies kann dazu führen, dass die entweder gleitend berührenden oder nur durch einen sehr geringen Spalt getrennten Dichtflächen zwischen Welle und Gehäuse oder Buchse der Drehdurchführung, erheblich belastet werden und dadurch die abdichtenden Eigenschaften verloren gehen bzw. ein ohnehin vorhandenes kleines Leck noch deutlich vergrößert wird.
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Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Kombination aus Wellenlager und Drehdurchführung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche trotz Vibrationsbelastungen beim Betrieb einer entsprechenden Maschine, für welche die Drehdurchführung vorgesehen ist, eine bessere Dichtigkeit aufweist und weniger häufig einen Austausch verschlissener oder beschädigter Dichtungen erfordert.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das zweite Wellenende der Welle mit einem von dem Durchführungsgehäuse getrennten Wellenlager ausgestattet ist, das ein Lagergehäuse aufweist, welches bezüglich des stehenden Maschinenteils starr fixierbar ist, wohingegen das Durchführungsgehäuse der Drehdurchführung axial und radial frei beweglich auf der Welle gelagert und im Einbauzustand nur gegenüber einer Drehung des Durchführungsgehäuses relativ zum stehenden Maschinenteil gesichert ist, so dass das Durchführungsgehäuse etwaigen radialen und axialen Bewegungen, die während der Drehung der Welle im Betrieb mit einer angeschlossenen Maschine auftreten, in axialer und radialer Richtung folgt.
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Mit anderen Worten, das Durchführungsgehäuse und das Wellenlager sind mechanisch entkoppelt, wenn man von der Verdrehsicherung absieht, die aber auch indirekt und/oder mit Spiel und/oder nachgiebig und mit Dämpfung vorgesehen sein kann. Unabhängig davon weist aber auch die Drehdurchführung vorzugsweise noch integrierte Lagerelemente auf, die dann aber nicht der Lagerung der Welle in der Drehdurchführung, sondern umgekehrt der Lagerung der Drehdurchführung auf der Welle dienen.
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Da das zweite Ende der Welle über das Gehäuse der Drehdurchführung hinausragt, steht in diesem Bereich Platz an dem Wellenende nicht nur für die Anordnung eines weiteren Aggregats, sondern auch für die Anordnung eines zusätzlichen Wellenlagers zur Verfügung, das erfindungsgemäß zusammen mit einem entsprechenden Lagergehäuse an diesem aus dem Durchführungsgehäuse herausragenden Abschnitt der Welle angeordnet wird, wobei das Lagergehäuse dann mit dem starren Maschinenteil bzw. einem Maschinenrahmen oder direkt oder indirekt mit dem starren Maschinenteil fest verbundenen Teil verbunden wird. Das Gehäuse der Drehdurchführung und alle damit verbundenen Teile wird hingegen frei beweglich auf der Welle gelagert und nur, zum Beispiel durch einen oder mehrere Mitnehmer oder dergleichen, gegen eine Drehung relativ zu dem nicht-drehenden Maschinenteil gesichert. Die Verdrehsicherung der Drehdurchführung im eingebauten Zustand kann auch dadurch gewährleistet werden, dass das Durchführungsgehäuse nur über die angeschlossenen Leittungen und Schläuche an einer Drehung gehindert wird, wobei auch an sich starre Anschlussleitungen im Allgemeinen so nachgiebig montiert sind, dass für das Durchführungsgehäuse ein ausreichendes Bewegungsspiel verbleibt, um etwaigen Vibrationen zu folgen bzw. bei Stoßbelastungen nachzugeben, während das Wellenlager derartige Bewegungen auffangen und reduzieren soll und entsprechende Kräfte aufnimmt.
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Es versteht sich, dass die freie Beweglichkeit des Drehdurchführungsgehäuses dabei auf einen Bereich von wenigen Millimetern oder eventuell auch deutlich unter 1 Millimeter beschränkt sein kann, da die Amplituden von Vibrationen einer Maschine mit drehendem Maschinenteil, soweit sie auf die Welle des Maschinenteils und damit auch auf die Welle der Drehdurchführung übertragen werden, selten mehr als wenige Millimeter und oft weniger als 1 Millimeter betragen.
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Die Zu- bzw. Abfuhrleitungen, welche die Drehdurchführungen mit einer entsprechenden Quelle oder einem Aufnahmebehälter für zu überführende Medien verbinden, können entsprechend flexibel und nachgiebig ausgestaltet sein.
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Auf diese Weise werden Kräfte von der Welle der Drehdurchführung durch das zusätzliche Wellenlager und das Lagergehäuse abgefangen und müssen nicht von dem Gehäuse und den Lagern der Drehdurchführung aufgenommen werden, in welchem entsprechende Lagerelemente lediglich Beschleunigungskräfte übertragen, die bei entsprechend geringer Masse des Durchführungsgehäuses und der zugehörigen Teile ebenfalls relativ gering sind. Dadurch werden die durch einen sehr kleinen Spalt getrennten oder auch in Gleitreibungseingriff stehenden Dichtflächen vergleichsweise gering belastet, was sich in dem dauerhaften Erhalt einer guten Dichtigkeit bzw. geringen Leckrate und in einer langen Lebensdauer der entsprechenden Dichtungen oder Dichtflächen niederschlägt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Lagergehäuse einen Flansch aufweist, über welchen das Lagergehäuse starr an einem stehenden Maschinenteil fixierbar ist.
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Ein entsprechender Flansch ermöglicht eine Anpassung an sehr unterschiedliche äußere Gegebenheiten und trägt außerdem nur relativ wenig zur Gesamtmasse der Drehdurchführung bei.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Durchführungsgehäuse der Drehdurchführung an dem Lagergehäuse für das zusätzliche Wellenlager in axialer Richtung federnd abgestützt. Dies kann beispielsweise durch Tellerfedern, aber auch durch eine elastische und gegebenenfalls dämpfende Schicht zwischen Lagergehäuse und Durchführungsgehäuse erfolgen. Die Drehdurchführung erhält damit ein ausreichendes axiales Spiel, um Vibrationen bzw. Bewegungen der Welle auch in axialer Richtung ohne nennenswerte Kraftübertragung zwischen Welle und Dichtflächen mitmachen.
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Das Wellenlager weist zweckmäßigerweise mindestens ein und besser noch zwei Wälzlager auf, die im Abstand zueinander beispielsweise in der Nähe der axialen Enden des Lagergehäuses angeordnet sind.
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Zweckmäßigerweise weist auch die Drehdurchführung zwischen dem Durchführungsgehäuse und der Welle Lagerelemente in Form mindestens zweier Wälzlager auf, die im Abstand zueinander angeordnet sind und zwar möglichst in einem maximalen Abstand, d. h. jeweils eines in der Nähe der beiden Enden des Durchführungsgehäuses. Das Durchführungsgehäuse weist im Allgemeinen eine zentrale zylindrische Bohrung, gegebenenfalls mit stufenförmigen Erweiterungen, Aussparungen und dergleichen auf, um darin eine Welle und gegebenenfalls auch Überführungsbuchsen, welche die Welle umgeben, aufzunehmen. Die äußere Form des Durchführungsgehäuses und auch der innere Aufbau der Drehdurchführung sind ansonsten im Prinzip beliebig, jedoch ist die äußere Form zumeist auch zylindrisch oder teilzylindrisch und einer Zylinderform angenähert.
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Bevorzugt werden für die Lagerung des Durchführungsgehäuses auf der Welle und auch für das Wellenlager Präzisionslager verwendet, die nur ein sehr geringes Lagerspiel haben.
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Ein Mitnehmer, der eine Drehbewegung des Durchführungsgehäuses mit der Welle und relativ zu dem stehenden Maschinenteil verhindert, ist zweckmäßigerweise zwischen Durchführungsgehäuse und Lagergehäuse, zum Beispiel zwischen Durchführungsgehäuse und dem Flansch des Lagergehäuses gemäß Anspruch 2 vorgesehen, wobei der Mitnehmer mit einem der beiden Gehäuse (Lagergehäuse oder Durchführungsgehäuse) verbunden ist und in Umfangsrichtung kein oder nur ein geringes Spiel hat, sich aber mit einem hinreichenden radialen und axialen Spiel in mindestens einer Aussparung an dem jeweils gegenüberliegenden der Gehäuse erstreckt. Das radiale und axiale Spiel soll wiederum die freie Beweglichkeit des Durchführungsgehäuses und der darin aufgenommenen Teile mit der Welle in dem konkret auftretenden Umfang ermöglichen.
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Ein dem drehenden Maschinenteil zugewandtes Ende der Welle kann mit einem Endflansch versehen sein, der Bohrungen in Flucht mit den axialen Bohrungen der Welle aufweist und der abgedichtet mit einem passenden Gegenflansch am Ende einer Maschinenwelle verbindbar ist, der seinerseits Bohrungen in Flucht mit axialen Bohrungen in der Maschinenwelle aufweist. Auf diese Weise werden die axialen Bohrungen der Welle der Drehdurchführung mit entsprechenden axialen Bohrungen einer Maschinenwelle abgedichtet verbunden. Selbstverständlich wäre es grundsätzlich auch möglich, das Drehdurchführungsgehäuse mit den zugehörigen Teilen unmittelbar auf einer Maschinenwelle anzuordnen und damit auch die Maschinenwelle bzw. das sich durch das Durchführungsgehäuse hindurch erstreckende Ende der Maschinenwelle zum Teil der Drehdurchführung zu machen.
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Es erscheint jedoch in vielen Fällen zweckmäßig, die Drehdurchführung insgesamt als kompakte, lediglich an eine bereits bestehende Welle bzw. eine Schnittstelle mit einer Welle zu verbinden, um die Drehdurchführung jederzeit beliebig auszutauschen zu können, was zum Beispiel für eine Wartung oder auch im Falle einer Reparatur oder Erneuerung erforderlich ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Drehdurchführung bzw. deren Welle und genauer gesagt das zweite Wellenende auf der dem Durchführungsgehäuse abgewandten Seite des Lagergehäuses eine elektrische Übertragungseinrichtung auf, wobei das Lagergehäuse mit dieser elektrischen Übertragungseinrichtung verbindbar ist und wobei diese elektrische Übertragungseinrichtung es ermöglicht, zusätzlich neben den bereits erwähnten fließfähigen Medien elektrische Signale bzw. Strom zwischen dem stehenden Maschinenteil und dem drehenden Maschinenteil zu übertragen.
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Zu diesem Zweck muss selbstverständlich auch die elektrische Übertragungseinrichtung als Drehdurchführung ausgebildet sein und sie weist gemäß einer Ausführungsform insbesondere an der Stirnseite des im Lagergehäuse gelagerten zweiten Wellenendes einen ersten Teil einer elektrischen Steckverbindung auf, der über ein Kabel, welches axial durch die Welle hindurchgeführt ist, mit einem weiteren Steckverbindungsteil am ersten Ende der Welle verbunden ist.
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Darüber hinaus ist die Stirnseite des zweiten Wellenendes auch mit einer elektrischen Drehdurchführung einschließlich Schleifring, Schleifkontakten und Gehäuse verbindbar, wobei das Gehäuse der elektrischen Drehdurchführung lösbar mit dem Lagergehäuse verbindbar ist.
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Dies ermöglicht einen einfachen Austausch oder auch eine Wartung der elektrischen Übertragungseinrichtung, die einerseits mechanisch mit dem Lagergehäuse und der drehenden Welle verbunden wird, wobei gleichzeitig bzw. vor der mechanischen Verbindung auch eine elektrische Verbindung zwischen der drehenden Welle, nämlich über den an deren Stirnseite angeordneten Teil einer Steckverbindung und ein Kabel mit einem passenden, zugehörigen Teil einer Steckverbindung, welches an seinem anderen Ende wiederum mit einem drehenden Teil der elektrischen Drehdurchführung verbunden ist, beispielsweise mit einem oder mehreren Schleifringen, die sich auf einem zylindrischen Körper drehen und mit Schleifkontakten in Verbindung stehen, welche von außen an die Schleifringe angedrückt werden.
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Dabei ist das Gehäuse der elektrischen Drehdurchführung zweckmäßigerweise lösbar mit dem Lagergehäuse verbindbar, wobei in einer Ausführungsform für diesen Zweck eine Bajonettkupplung vorgesehen ist. Auf diese Weise kann die elektrische Drehdurchführung in sehr einfacher Weise mit dem Ende der Welle und dem Lagergehäuse verbunden und auch wieder gelöst werden, indem einerseits die Steckverbindung zwischen Welle und elektrischer Drehdurchführung und andererseits die mechanische Verbindung des drehenden Teils der elektrischen Durchführung mit der Welle und des Gehäuses der elektrischen Drehdurchführung mit dem Lagergehäuse erfolgt. Zweckmäßigerweise weist ein drehbares Teil der elektrischen Drehdurchführung einen zylindrischen Zapfen auf, der eine mit der Wellenachse zusammenfallende Achse hat und stirnseitig mit der Welle verbunden wird, wobei dieser drehbare Teil vorzugsweise die Form eines Zylinderrohres hat, das auf seiner Außenseite Schleifringe trägt, die auf der Innenseite des Rohres jeweils mit einem Draht oder Kabel verbunden sind. Die Drähte bzw. Kabel sind zusammengefasst zu einem einzigen Kabel mit einem entsprechenden Teil einer Steckverbindung, zu der das andere, passende Teil an dem im Lagergehäuse aufgenommenen Ende der Welle angeordnet ist. Die mechanischen Verbindungen können einfach Mitnehmer sein, die beim Verbinden von Lagergehäuse und elektrischem Drehdurchführungsgehäuse automatisch miteinander in Kontakt kommen, sodass der drehende Teil der elektrischen Drehdurchführung beim Drehen der Welle mitgenommen wird. Auch das mit den Schleifringen verbundene Kabel und dessen Steckverbindung dreht sich gemeinsam mit dem Teil der Steckverbindung an der Welle und der Welle als Ganzes.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren.
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Die einzige Figur zeigt eine axiale Schnittansicht der erfindungsgemäßen Drehdurchführung.
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Man erkennt in der Figur eine Ausführungsform einer Drehdurchführung, die im vorliegenden Fall aus einem Durchführungsgehäuse 1, einer Welle 2 mit Endabschnitten 2' und 2'', zugehörigen Lager- und Überführungselementen 4, 5 und einem Wellenlager 20, das aus einem Lagergehäuse 11 mit zwei zusätzlichen Wälzlagern 14 besteht. Die Welle 2 ist zweiteilig und, soweit man auch den drehenden Schleifringzylinder 22 einbezieht, sogar dreiteilig. Das in der Figuren links dargestellte Ende 2' der Welle 2 weist einen Flansch auf, der mit einem hierzu passenden Flansch am Ende einer Maschinenwelle 60 fest und abgedichtet verbunden ist, sodass axiale Bohrungen 3 über entsprechende Öffnungen in der Flanschverbindung mit axialen Bohrungen in der Maschinenwelle 60 (die Bohrungen sind nicht dargestellt) fluchtet und die jeweiligen Bohrungen 3 der Welle 2 mit den entsprechenden Bohrungen der Maschinenwelle 60 abgedichtet verbunden sind.
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Im Bereich von radialen Bohrungen 6 des Gehäuses 1 befinden sich Buchsen 5, welche ihrerseits (nicht dargestellte) radiale Bohrungen aufweisen, wobei Spalt- oder Gleichdichtflächen zwischen Buchsen 5 und Welle 2 die Schnittstelle zu der drehenden Welle 2 bilden. Die Welle 2 hat ihrerseits in diesem Bereich radiale Bohrungen 3c und 3d, die jeweils mit entsprechenden axialen Bohrungen 3a und 3b der Welle 2 verbunden sind. Die axialen Bohrungen 3a und 3b sind hier im Schnitt hintereinander bzw. gemeinsam in der Papierebene dargestellt, es versteht sich jedoch, dass sie tatsächlich in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind, sodass die beiden Bohrungen 3a und 3b parallel zueinander und beispielsweise auf diametral gegenüberliegenden Seiten in axialer Richtung durch die Welle 2 verlaufen. Wenn der Flansch 9 mit dem drehenden Maschinenteil 60, welches im allgemeinen ebenfalls eine Welle einer Maschine oder dergleichen ist, zusammenmontiert ist, fluchten die Bohrungen 3a und 3b mit entsprechenden axialen Bohrungen in dem drehenden Maschinenteil 60.
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Details der Überführung von Fluid über die Bohrungen 6 und 3a–d sowie die dazwischen liegenden Buchsen 5 sind aus dem Stand der Technik bekannt und brauchen hier nicht weiter erläutert zu werden. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist aber neben den axialen Bohrungen 3a und 3b der Welle 2 zusätzlich noch eine weitere axiale Bohrung 7 vorgesehen, die als Durchführung für ein Kabel 37 dient, welches die beiden Stecker bzw. Steckverbindungselemente 13 und 23 am ersten Wellenende 2' bzw. am zweiten Wellenende 2'' miteinander verbindet.
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Auf der dem Flansch 9 abgewandten Seite des Durchführungsgehäuses 1 ist ein Lagergehäuse 11 des Wellenlagers 20 vorgesehen, welches an einem Ende einen Flansch 19 aufweist, der mit einem Rahmen oder Flansch des stehenden Maschinenteils 50 starr verbunden ist. Das rechte Ende 2'' der Welle 2 ist lösbar mit dem übrigen Teil der Welle 2 verbindbar, beispielsweise über eine axial gesicherte Sechskant-Steckverbindung oder eine axiale Verschraubung.
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Während das Wellenende 2', welches in dem Wellenlager 20 aufgenommen ist, starr mit der Welle 2 verbunden ist, die das Drehdurchführungsgehäuse 1 durchgreift, sind die entsprechenden Gehäuse, nämlich das Gehäuse 11 des Wellenlagers 20 und das Durchführungsgehäuse 1 nur relativ lose, konkret durch einen Mitnehmer 18 verbunden, der mit relativ großem radialen und axialen Spiel in eine Aussparung 18 eingreift. In Umfangsrichtung hat der Mitnehmer 18 deutlich weniger Spiel und kann zum Beispiel in Gleitpassung in der Aussparung 8 aufgenommen sein. Es versteht sich dass auch mehrere derartige Mitnehmer, vorzugsweise unter gleichen Winkelabständen, entlang des Umfanges von Flansch 19 und Durchführungsgehäuse 10 verteilt sein können.
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Dadurch wird das Durchführungsgehäuse 1 über den starr mit dem Maschinenteil 50 verbundenen Flansch 19 gegen jegliche Drehung gesichert, kann sich jedoch innerhalb des entsprechenden radialen und axialen Spiels zwischen Ausnehmung 8 und Mitnehmer 18 in axialer und radialer Richtung ausreichend bewegen, sodass etwaige Vibrationsbewegungen, die über die Welle 2 des Durchführungsgehäuses 1 übertragen werden, nicht durch eine starre Verbindung zu dem Flansch 19 abgefangen werden, da dieser fest und starr mit dem stehenden Maschinenteil 50 verbunden ist. Auch in Umfangsrichtung kann selbstverständlich ein mehr oder weniger großes Bewegungsspiel verbleiben soweit angeschlossene Leitungen und Schläuche dies zulassen.
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Dies bedeutet, dass die Dichtflächen zwischen den Buchsen 5 und der Welle 2 lediglich mit etwaigen Beschleunigungskräften belastet werden, nicht aber zusätzliche Lagerkräfte aufnehmen, da diese durch das Wellenlager 20 abgefangen werden kann, während das Durchführungsgehäuse 1 gegenüber dem Wellenlager 20 ausreichend bewegbar ist. Dies führt im Ergebnis dazu, dass die einander gegenüberliegenden Flächen an den Schnittstellen zwischen den Buchsen 5 und der Welle 2, unabhängig davon, ob es sich nun um kleine Spaltdichtungen oder Gleitdichtungen handelt, weniger stark belastet werden, was ansonsten zu größeren und schwankenden Leckagen und häufigeren Wartungsintervallen, verbunden mit einem kompletten Ausbau und Austausch der Drehdurchführung führen würde. Die erfindungsgemäße Trennung der Lagerung der Welle in einem am festen Maschinenteil 50 starr befestigten Wellenlager 20 von der Lagerung der Welle im Drehdurchführungsgehäuse 1 oder umgekehrt der Lagerung des Durchführungsgehäuses 1 auf der Welle 2 verbessert damit die Lebensdauer und Funktionsfähigkeit der Drehdurchführung erheblich.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden zusätzlich noch elektrische Signale oder Ströme über dieselbe Drehdurchführung von dem stehenden zu dem drehenden Maschinenteil überführt, wobei sowohl die Verbindung zwischen der Fluid-Drehdurchführung und der elektrischen Drehdurchführung relativ einfach über eine Bajonettkupplungsscheibe 32 und eine Steckverbindung 23, 33 elektrischer Kontakte möglich ist und die gesamte Drehdurchführung von dem drehenden Maschinenteil einfach durch Lösen einer elektrischen Steckverbindung an dem Stecker 13 und der Verbindung des Flansches 9 mit dem entsprechenden Flansch des drehenden Maschinenteils 60 erfolgen kann.
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Das rechte Ende 2'' der Welle 2 ist als hohlzylindrische Welle ausgeführt und auf einer Seite, nämlich der dem zentralen Teil der Welle 2 abgewandten Seite stirnseitig offen. Das Wellenende 2'' ist in zwei Wälzlagern 13 gelagert, die im Abstand zueinander zwischen dem Lagergehäuse 11 und Wellenende 2'' angeordnet sind. An das Wellenende 2'' und das Lagergehäuse 11 schließt sich auf der dem Durchführungsgehäuse 1 abgewandten Seite noch eine elektrische Drehdurchführung 30 an, über welche elektrische Signale oder auch Strom von dem stehenden Maschinenteil 50 über die Welle 2 in das drehende Maschinenteil 60 übertragen werden können.
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Die elektrische Drehdurchführung 30 weist ein elektrisches Drehdurchführungsgehäuse 31 auf, welches über eine ringförmige Scheibe 32 nach Art einer Bajonettkupplung mit der Stirnseite des Lagergehäuses 11 verbindbar ist. Die Details der Bajonettverbindung sind dabei nicht näher dargestellt. Die elektrische Drehdurchführung 30 weist außerdem einen elektrischen Schleifring 22 in Form eines hohlzylindrischen, coaxial mit der Welle 2 angeordneten und drehbar gelagerten Bauteiles auf. Dieser Schleifring 22 kann axial hintereinander angeordnet mehrere ringförmig umlaufende Kontaktringe aufweisen, die von der Innenseite her je mit einem elektrischen Leitungsdraht verbunden sind. Von der Außenseite her berühren Schleifkontakte die Schleifringe, wobei die einzelnen Schleifkontakte wiederum über elektrische Drähte, die zu einem Kabel 34 zusammengefasst sind, mit einem äußeren Stecker 35 verbunden sind. Die elektrischen Leitungen auf der Innenseite des Schleifrings 22 sind ihrerseits über ein Kabel 27 mit einem Teil 33 einer elektrischen Steckverbindung verbunden, das mit einem weiteren Teil 23 der Steckverbindung zusammenpasst, welches in dem Hohlraum des Wellenendes 2'' befestigt ist. Von dem Steckverbindungsteil 23 in dem Wellenende 2'' führt wiederum ein Kabel 37, dessen elektrische Leitungen mit den einzelnen Kontakten der Steckverbindung 23 verbunden sind, durch eine Bohrung 7' in der Stirnseite des hohlzylindrischen Wellenendes 2'' und in und durch eine entsprechende axiale Bohrung 7 des zentralen Abschnittes der Welle 2 bis zu dem linksseitigen Endabschnitt 2' der Welle 2.
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In dem Abschnitt 2' der Welle 2 befinden sich auf der Außenseite wiederum Steckverbindungselemente 13, die über entsprechende radiale Bohrungen mit dem durch die Welle 2 hindurch geführten Kabel 37 bzw. den einzelnen elektrischen Leitern dieses Kabels 37 verbunden sind.
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Die gesamte Drehdurchführung bildet damit eine kompakte, in sich geschlossene Einheit, die in sehr einfacher Weise mit einer drehenden Maschinenwelle 60 und auch mit einem stehenden Maschinenteil 50 verbindbar ist, indem der Flansch 9 mit einem entsprechenden Flansch der Maschinenwelle 60 verschraubt wird und der Flansch 12 des Lagergehäuses 11 über Bohrungen 16, 16' mit einem entsprechenden Rahmenelement oder dergleichen eines stehenden Maschinenteils 50 verschraubt wird, wobei es sich versteht, dass das Teil 50 bezüglich der Maschinenwelle 60 genau justiert und ausgerichtet ist, sodass die Achse der Maschinenwelle 60 mit der Achse der Welle 2 einschließlich der Achse des damit verbundenen Schleifrings 23 fluchtet.
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Gegebenenfalls können auch Justiereinrichtungen vorgesehen sein, die die genaue Ausrichtung der Wellen 60 und 2 sicherstellen. Die elektrische Verbindung mit dem drehenden Maschinenteil wird einfach hergestellt durch Aufsetzen eines Steckers auf die Buchsen 8, 8' am Wellenende 2', wobei dieser Stecker wiederum mit einem Kabel verbunden ist, das in das drehende Maschinenteil bzw. die Welle 60 führt. Grundsätzlich wäre es auch hier wiederum möglich, die Steckverbindung in die stirnseitigen Flächen der Flanschverbindung zwischen dem Flansch 6 und der Welle 60 zu verlegen, sofern dies notwendig sein sollte. Bei geringen Drehzahlen der von beispielsweise unter 1000 Umdrehungen pro Minute sind die typischerweise auftretenden Fliehkräfte im Bereich der Steckverbindung 8, 8' und der entsprechenden Kabel so gering, dass sie allein durch den Reibschluss der Steckverbindung oder aber durch entsprechende einfache mechanische Sicherungen aufgefangen werden können.
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Gleichzeitig ist auch die elektrische Drehdurchführung sehr einfach von dem übrigen Teil der Drehdurchführung abtrennbar, indem die Bajonettkupplung 22 gelöst, das Gehäuse 21 mit dem Schleifring 23 nach rechts von dem Lagergehäuse 11 und dem Wellenende 2' abgezogen wird und nach Erreichen eines ausreichend großen Abstandes auch die innere Steckverbindung 15/25 gelöst wird, wobei es sich versteht, dass das Kabel zwischen dem Steckelement 25 und dem Schleifring 23 eine ausreichende Länge hat, um die Montage und Demontage vor bzw. nach dem Verbinden des Gehäuses 21 mit dem Lagergehäuse 11 zu ermöglichen.
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Für Zwecke der ursprünglichen Offenbarung wird darauf hingewiesen, dass sämtliche Merkmale, wie sie sich aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den abhängigen Ansprüchen für einen Fachmann erschließen, auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmale oder Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher denkbarer Merkmalskombinationen und die Betonung der Unabhängigkeit der einzelnen Merkmale voneinander wird hier nur der Kürze und der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10349968 [0005]
- DE 19621020 [0005]
- DE 3600884 [0005]
