DE3625144C1 - Device for transmitting a pressurised fluid - Google Patents
Device for transmitting a pressurised fluidInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zum Über tragen eines unter Druck stehenden Fluids gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.The invention is based on a device for over carry a pressurized fluid according to the Features of the preamble of claim 1.
Derartige Einrichtungen sind beispielsweise in Gestalt von Kühlmittelzufuhrringen aus der Praxis bekannt. Die se Ringe werden dazu verwendet, das Kühlmittel von einem stillstehenden Fluidanschluß zu und in ein umlaufendes Werkzeug einzuspeisen, wozu der Kühlmittelzufuhrring eine Bohrung enthält, die zusammen mit den in Achs richtung mit Abstand voneinander angeordneten Dicht einrichtungen und dem durch die Bohrung hindurchführen den Werkzeug eine spaltförmige Kammer begrenzt. Durch diese Kammer fließt das Kühlmittel von dem stillstehen den Anschluß zu den Kühlmittelkanälen im Werkzeug.Such devices are in shape, for example of coolant supply rings known from practice. The se rings are used to remove the coolant from a stationary fluid connection to and into a circulating Feed tool, for which the coolant supply ring contains a hole that together with the in axis direction with a spaced seal facilities and lead through the hole the tool delimited a slit-shaped chamber. By this chamber the coolant flows from the standstill the connection to the coolant channels in the tool.
Diese Kühlmittelzufuhrringe erfordern im allgemeinen keine allzu umfangreichen Dichtungsmaßnahmen, da einer seits das zuzuführende Kühlmittel unter keinem besonders hohen Druck steht und andererseits auch große Leckagen in Kauf genommen werden können, die die Werkzeugma schine ohne weiteres auffängt.These coolant feed rings generally require not too extensive sealing measures, because one on the one hand, the coolant to be supplied under no particular high pressure and also large leaks can be accepted, the tool ma catches easily.
Bekannt ist es ferner, beispielsweise aus der DE-OS 18 14 975 Gleitringdichtungen zu verwenden, um die Wel len von Hochdruckpumpen abzudichten. Hierzu sitzt auf der Welle ein Ringkolben mit einer nach außen gerich teten planen Dichtfläche, die auf einer ebenfalls planen, im Gehäuse fest angeordneten Dichtfläche auf liegt. Der Kolben wird durch den im Inneren der Pumpe herrschenden hydraulischen Druck gegen die im Gehäuse ortsfeste Dichtfläche gedrückt und verhindert bis auf eine kleine Rate ein Austreten von Leckage.It is also known, for example from DE-OS 18 14 975 mechanical seals to use the Wel high pressure pumps. To do this sits on the shaft has an annular piston with an outward facing plan the sealing surface, which is also on a plan on sealing surface fixed in the housing lies. The piston is through the inside of the pump prevailing hydraulic pressure against that in the housing stationary sealing surface pressed and prevented up to a small rate of leakage leakage.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zum Übertragen eines unter Druck stehen den Fluids von einem ortsfesten Teil auf ein gegen über dem ortsfesten Teil drehbaren Teil zu übertragen, wobei trotz hoher Drücke im Fluid und geringer Leck raten zwischen den beiden Teilen der Einrichtung nur geringe Reibkräfte auftreten.Based on this, it is an object of the invention to Device for transmitting a pressurized the fluids from a fixed part to one against to transfer over the fixed part rotatable part, despite high pressures in the fluid and low leakage advise between the two parts of the facility only low friction forces occur.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Einrich tung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a device tion solved with the features of claim 1.
Wenn bei dieser Ausführungsform eine der bezüglich der Kammer innenliegenden Dichtflächen mit der Innen- oder der Außenfläche fest verbunden ist, ergibt sich ohne weitere Hilfsmittel eine exakte axiale Positionierung der beiden Teile relativ zueinander. Dabei können ohne weiteres die beiden Dichtflächen, die mit dem inneren und dem äußeren Teil verbunden sind und zusammenwirken, ein Axialtraglager bilden, das weitere axiale Tragmit tel überflüssig macht. Wenn hingegen die axiale Relativ lage des inneren und des äußeren Teils der Übertragungs einrichtung durch zusätzliche axiale Führungsmittel fest gelegt ist, ist es gegebenenfalls zweckmäßig, auch die andere bezüglich der unter hohem Druck stehenden Kam mer innenliegende Dichtfläche an einem ringförmigen Kolben auszubilden.In this embodiment, if one of the related to the Chamber internal sealing surfaces with the inside or the outer surface is firmly connected, without further aids an exact axial positioning of the two parts relative to each other. You can do without further the two sealing surfaces, which with the inner and are connected and interact with the outer part, form an axial support bearing, the further axial support makes tel superfluous. Conversely, if the axial relative location of the inner and outer part of the transmission device by additional axial guide means firmly is placed, it may be appropriate to also others regarding the high pressure Kam internal sealing surface on an annular Train pistons.
Je nachdem, wie die Leckverhältnisse oder Tragverhält nisse an den Dichtflächen sein sollen, können die Ab messungen der Dichtflächen zu beiden Seiten der unter Druck stehenden Kammer entweder gleich oder unterschied lich ausgebildet sein. Depending on how the leakage ratio or load ratio nits on the sealing surfaces, the Ab measurements of the sealing surfaces on both sides of the bottom Pressure chamber either the same or different Lich trained.
Wenn nach außen hin keinerlei Leckage auftreten darf, sind außerhalb der unter hohem Druck stehenden spalt förmigen Kammer an ihren beiden in Achsrichtung ge legenen Stirnseiten zwei weitere Kammern angeordnet, von denen jede durch das benachbarte Paar Dichtflächen einen Teil der Innenwand, einen Teil der Außenwand und eine Dichteinrichtung begrenzt ist, die mit Ab stand von dem benachbarten Paar Dichtflächen vorge sehen ist, wobei in die Kammern, die die zwischen den Dichtflächen austretende Leckage aufsammeln, Strömungs kanäle für das Fluid münden.If there is no leakage to the outside, are outside the high pressure gap shaped chamber on their two in the axial direction two further chambers arranged on the end faces, each through the adjacent pair of sealing surfaces part of the inner wall, part of the outer wall and a sealing device is limited, which with Ab stood out from the adjacent pair of sealing surfaces can be seen, being in the chambers that the between the Collect leaking leakage surfaces, flow channels for the fluid open.
Diese Kammern stehen, selbst wenn sie mit Fluid ge füllt sind, unter einem verhältnismäßig niedrigen In nendruck, so daß einfachere Dichtmaßnahmen ausreichen. Außerdem können sie gemäß weiterer Erfindung gleich zeitig als Rücklaufverbindung dienen, die das unter Druck über die vorgesehene Einrichtung zu einer Hydrau likbetätigungseinrichtung zugeführte Fluid zu einem Sumpf zurückführen.These chambers stand, even if they are with fluid fills, below a relatively low In internal pressure, so that simple sealing measures are sufficient. In addition, they can be the same according to another invention serve as a return connection at the right time Pressure over the intended device to a hydrau Fluid actuated device supplied to a Return swamp.
Als Dichteinrichtung für die die Leckage sammelnden Kammern genügen Radialdichteinrichtungen, die einen in einer Ringnut in der Innen- oder der Außenfläche sitzenden ringförmigen Dichtring sowie eine an der gegenüberliegenden Fläche ausgebildete Dichtfläche aufweisen.As a sealing device for those who collect the leakage Radial sealing devices are sufficient, the one in an annular groove in the inner or outer surface seated ring-shaped sealing ring and one on the opposite surface trained sealing surface exhibit.
Wenn die Anpreßkraft, mit der die beiden Dichtflächen jedes Paares aufeinandergepreßt werden kleiner sein soll als es dem hydrostatischen Druck und der auf dem Ringkolben angeordneten Dichtfläche entspricht, ent hält der Ringkolben ein zu der Bohrung koaxiales und in die unter hohem Druck stehende Kammer ragendes Kolbenhemd, dessen in Richtung parallel zu der Achse hydraulisch wirksame Fläche kleiner ist als die an sei nem anderen Ende ausgebildete Dichtfläche. Durch Variation dieses Flächenverhältnisses läßt sich in weiten Grenzen die Schließkraft für die Dichtflächen einstellen, um bei gegebener Viskosität des Fluids die gewünschte Reibung zwischen dem inneren und dem äußeren Teil zu erhalten. Dabei ist die Reibung zwischen den beiden Teilen, d.h. das Drehmoment, das zum Verstellen not wendig ist, um so kleiner, je größer die zulässige Leckage zwischen den Dichtflächenpaaren ist, die die unter hohem Druck stehende Kammer abschließen. Um gekehrt führt eine Verringerung der zulässigen Leckage bzw. eine Erhöhung der Viskosität des Fluids zu einem Ansteigen des Drehmoments, das für die Verstellung der Teile gegeneinander notwendig ist.If the contact pressure with which the two sealing surfaces each pair pressed together will be smaller is said to be the hydrostatic pressure and the one on the Corresponding annular piston arranged sealing surface, ent the ring piston keeps a coaxial to the bore and protruding into the high pressure chamber Piston shirt, its direction parallel to the axis hydraulically effective area is smaller than that on sealing surface formed at the other end. By variation this area ratio can be set within wide limits adjust the closing force for the sealing surfaces in order to given the viscosity of the fluid, the desired Friction between the inner and outer part too receive. Here is the friction between the two Share, i.e. the torque required for adjustment is agile, the smaller the larger the permissible Leakage between the pairs of sealing surfaces is the Lock the chamber under high pressure. Um reversed, the permissible leakage is reduced or an increase in the viscosity of the fluid to one Increase in the torque required for the adjustment the parts against each other is necessary.
Um am Kolben keine zusätzlichen Leckagen zu haben, ist zwischen dem Kolbenhemd und der zugehörigen Innen oder Außenfläche, auf der der ringförmige Kolben längs verschieblich geführt ist, eine Radialdichteinrich tung angeordnet.So that there are no additional leaks on the piston, is between the piston shirt and the associated interior or outer surface on which the annular piston is longitudinal is guided, a radial sealing device device arranged.
Eine leichtgänge radiale Führung zwischen dem inneren und dem äußeren Teil wird erhalten, wenn diese beiden über ein Radialwälzlager miteinander verbunden sind. Das Radialwälzlager ist bevorzugt ein Rollenlager, dessen eine Lauffläche von dem Ringkolben bzw. dessen Teilen gebildet ist. Hierdurch vereinfacht sich die Montage und auch die Lagerträgfähigkeit. Gleichzeitig bleibt die notwendige Axialbeweglichkeit des Ring kolbens erhalten, die notwendig ist, damit die Dicht flächen für die unter hohem Druck stehende Kammer aufeinander gepreßt werden können.A smooth radial guide between the inner and the outer part is obtained when these two are connected to each other via a radial roller bearing. The radial roller bearing is preferably a roller bearing, a tread of the ring piston or its Share is formed. This simplifies the Assembly and also the bearing capacity. At the same time the necessary axial mobility of the ring remains piston received, which is necessary for the sealing areas for the chamber under high pressure can be pressed together.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegen standes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:In the drawing is an embodiment of the counter state of the invention. Show it:
Fig. 1 eine Einrichtung gemäß der Erfindung zum Über tragen eines unter Druck stehenden Fluids, in einer geschnittenen perspektivischen Dar stellung und Fig. 1 shows a device according to the invention for carrying a fluid under pressure, in a sectional perspective Dar and
Fig. 2 die Einrichtung nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab und in einem Axialschnitt, wobei nur der zu einer Seite der Achse gelegene Teil veranschaulicht ist. Fig. 2 shows the device of FIG. 1 on an enlarged scale and in an axial section, only the part lying to one side of the axis being illustrated.
In den Figuren ist eine insgesamt ringförmige Einrich tung 1 veranschaulicht, die beispielsweise auf einer Achse oder Welle eines Industrieroboters anzuordnen ist und dazu dient, unter hohem Druck - bis zu 150 bar - stehendes Fluid in Gestalt eines entsprechenden Hydrau liköls zwischen zwei sich relativ zueinander drehenden Teilen zu übertragen. Die Übertragungseinrichtung ent hält hierzu ein ringförmiges äußeres Teil 2, das eine durchgehende, abgestufte Öffnung 3 enthält, die eine rotationssymmetrische Innenfläche 4 aufweist. Das ringförmige äußere Teil 2 besteht aus Montagegründen seinerseits aus zwei längs einer radial sich erstrecken den Trennfuge 5 zusammengesetzten Teilringen 6 und 7.In the figures, an overall annular Einrich device 1 is illustrated, which is to be arranged for example on an axis or shaft of an industrial robot and is used to stand under high pressure - up to 150 bar - fluid in the form of a corresponding hydraulic oil between two rotating relative to each other Transfer parts. For this purpose, the transmission device contains an annular outer part 2 , which contains a continuous, stepped opening 3 , which has a rotationally symmetrical inner surface 4 . The ring-shaped outer part 2 consists in turn of assembly reasons from two part rings 6 and 7 composed along a radially extending parting line 5 .
In der rotationssymmetrischen Öffnung 3 steckt ein inneres Teil 8, das mit einer ebenfalls rotationssymmetri schen Außenfläche 9 versehen ist. Die beiden rotations symmetrischen Flächen 4 und 9 sind zueinander und zu einer Drehachse 11 koaxial. Beide sind allerdings nicht zylindrisch glatt, sondern weisen eine Reihe von Stufen auf, die teilweise miteinander zusammenwirkende ringförmige Radial- und Zylinderflächen bilden.In the rotationally symmetrical opening 3 there is an inner part 8 , which is also provided with a rotationally symmetrical outer surface 9 . The two rotationally symmetrical surfaces 4 and 9 are coaxial with one another and with an axis of rotation 11 . However, both are not cylindrically smooth, but have a series of steps, which partially form interacting annular radial and cylindrical surfaces.
Bezogen auf die Figuren unten beginnend, weist das innere Teil 8 zunächst eine zylindrische Fläche 12 auf, die im Abstand von der unteren Stirnseite 13 von einem radial sich erstreckenden Ringsteg 14 begrenzt ist. Der Ringsteg 14 bildet auf seiner an die Zylinderfläche 12 anschließenden Stirnseite eine plane, radial sich nach außen erstreckende, ringförmige Dichtfläche 15. Based on the figures below, the inner part 8 initially has a cylindrical surface 12 which is delimited at a distance from the lower end face 13 by a radially extending annular web 14 . The annular web 14 forms on its end face adjoining the cylindrical surface 12 a flat, radially outwardly extending, annular sealing surface 15 .
An dem Ringsteg 14 schließt sich nach oben eine wiederum zylindrische Fläche 16 an, die einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der Außendurchmesser des Ringsteges 14, jedoch größer als der Durchmesser der Zylinderfläche 12. An ihrem oberen Ende wird die Zylinderfläche 16 von einer radial nach innen zurückspringenden Stufe 17 begrenzt, die sich zwischen der Zylinderfläche 16 und einer weiteren Zylinderfläche 18 befindet, die von der Stufe 17 bis hin zu der oberen Stirnseite 19 des inneren Teils 18 führt. Der Durchmesser der zylindrischen Fläche 18 entspricht dem Durchmesser der zylindrischen Fläche 12. Im übrigen sind sämt liche erwähnten Flächen und Stufen konzentrisch zu der Achse 11; die Flächen, Stege und Stufen sind einstückiger Bestandteil des inneren Teils 8.On the ring web 14 there is a cylindrical surface 16 , which has a diameter that is smaller than the outer diameter of the ring web 14 , but larger than the diameter of the cylinder surface 12 . At its upper end, the cylinder surface 16 is delimited by a radially inwardly recessed step 17 , which is located between the cylinder surface 16 and a further cylinder surface 18 , which leads from the step 17 to the upper end face 19 of the inner part 18 . The diameter of the cylindrical surface 18 corresponds to the diameter of the cylindrical surface 12 . Otherwise, all surfaces and steps mentioned are concentric with the axis 11 ; the surfaces, webs and steps are an integral part of the inner part 8 .
Die rotationssymmetrische Innenfläche 4 beginnt an einer Stirnseite 20 des äußeren Teils 2 mit einer Zylinderfläche 22, in die eine zu der Stirnseite 21 hin offene Ausdrehung 23 als Sitz für eine darin an geordnete Radialringdichtung 24 eingearbeitet ist. Der Durchmesser der zylindrischen Fläche 22 ist, wie gezeigt, geringfügig größer als der Durchmesser der zylindrischen Fläche 12, so daß zwischen beiden ein Ringspalt entsteht.The rotationally symmetrical inner surface 4 begins at an end face 20 of the outer part 2 with a cylindrical surface 22 , into which a recess 23 which is open towards the end face 21 is incorporated as a seat for a radial ring seal 24 arranged therein. As shown, the diameter of the cylindrical surface 22 is slightly larger than the diameter of the cylindrical surface 12 , so that an annular gap is formed between the two.
In einem der axialen Erstreckung der zylindrischen Fläche 12 entsprechenden Abstand von der Stirnseite 21 geht die zylindrische Fläche 22 in eine radial nach außen zurückspringende plane Ringfläche 25 über, die an der planen Ringfläche 15 anliegt. At a distance from the end face 21 corresponding to the axial extent of the cylindrical surface 12 , the cylindrical surface 22 merges into a radially outwardly projecting flat annular surface 25 which bears against the flat annular surface 15 .
Die beiden Ringflächen 15 und 25 bilden zusammen Dichtflächen.The two ring surfaces 15 and 25 together form sealing surfaces.
An ihrer radial außenliegenden Kante geht die Fläche 25 in eine Zylinderfläche 26 über, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Ringstegs 14. Die zylindrische Fläche 26 setzt sich im äußeren Teil von dem Teilring 7 über die Trennfuge 5 bis in den Teilring 6 fort, wobei angrenzend an die Trennfuge 5 in den oberen Teil ring 6 eine Ausdrehung 27 eingearbeitet ist, deren zylindrische Bodenfläche die Lauffläche eines Nadel oder Rollenlagers 28 darstellt.At its radially outer edge, the surface 25 merges into a cylindrical surface 26 , the diameter of which is larger than the diameter of the ring web 14 . The cylindrical surface 26 continues in the outer part of the part ring 7 on the parting line 5 to the part ring 6 , adjacent to the parting line 5 in the upper part ring 6 a recess 27 is incorporated, the cylindrical bottom surface of the tread of a needle or Roller bearing 28 represents.
An ihrem oberen Ende geht die Zylinderfläche 26 in eine plane Ringfläche 27 über, deren Abmessungen gleich denen der Ringfläche 25 sind. Die beiden Ringflächen 25 und 27 stehen sich mit gleichen Ab messungen bezüglich der Trennfuge 5, d.h. einer die Achse 11 rechtwinklig schneidenden Ebene, gegenüber.At its upper end, the cylindrical surface 26 merges into a flat annular surface 27 , the dimensions of which are equal to those of the annular surface 25 . The two ring surfaces 25 and 27 face each other with the same dimensions with respect to the joint 5 , ie a plane intersecting the axis 11 at right angles.
An ihrer radial innenliegenden Kante ist die Ring fläche 27 durch eine Zylinderfläche 29 begrenzt, die sich zwischen einer oberen Stirnseite 30 des äußeren Teils 2 und der Ringfläche 27 erstreckt und den gleichen Durchmesser wie die zylindrische Fläche 22 hat. Im außenliegenden Teil der Zylinderfläche 29 ist eine Ringnut 31 eingearbeitet, in der ein Radial dichtring 32 eingesetzt ist. Der Radialdichtring 32 hat dieselben Abmessungen wie der Radialdichtring 24 und liegt gleitend abdichtend auf der Zylinderfläche 18 auf, wie dies entsprechend für den Radialdicht ring 24 gilt, der auf der Zylinderfläche 12 abdichtend gleitet. At its radially inner edge, the annular surface 27 is delimited by a cylindrical surface 29 which extends between an upper end face 30 of the outer part 2 and the annular surface 27 and has the same diameter as the cylindrical surface 22 . In the outer part of the cylinder surface 29 , an annular groove 31 is incorporated, in which a radial sealing ring 32 is inserted. The radial sealing ring 32 has the same dimensions as the radial sealing ring 24 and is slidingly sealing on the cylinder surface 18 , as is the case for the radial sealing ring 24 , which slides sealingly on the cylindrical surface 12 .
In dem Ringspalt, der radial innenliegend von der Zylinderfläche 18, der Ringfläche 17 und der Zy linderfläche 16 sowie dem Ringsteg und außen von der Zylinderfläche 26 sowie der Ringfläche 27 be grenzt ist, befindet sich ein ringförmiger Kolben 33, der auf dem inneren Teil 8 längsverschieblich abgedichtet geführt ist. Der ringförmige Kolben 33 besteht aus einem Ringstück 34, an dessen Unterseite einstückig ein zylindrisches Kolbenhemd 35 angeformt ist. Der Innendurchmesser des Kolbenhemds 35 ent spricht dem Außendurchmesser der Zylinderfläche 16, wobei zur besseren Abdichtung des Kolbenhemds 35 in diesem Bereich in der Zylinderfläche 16 eine umlaufende Nut 36 eingearbeitet ist, die eine Radialdichtung 37 enthält. Die Radialdichtung 37 wirkt mit der Innenseite des Kolbenhemds 35 zusammen. Die Außenseite des Kolbenhemds 35 bildet, wie dar gestellt, die innere Laufbahn des Wälzlagers 28.In the annular gap, which is located radially on the inside from the cylindrical surface 18 , the annular surface 17 and the cylindrical surface 16 and the annular land and outside from the cylindrical surface 26 and the annular surface 27 , an annular piston 33 is located, which on the inner part 8th is guided in a longitudinally displaceable manner. The annular piston 33 consists of an annular piece 34 , on the underside of which a cylindrical piston skirt 35 is integrally formed. The inner diameter of the piston skirt 35 ent speaks to the outer diameter of the cylindrical surface 16, wherein in this region a circumferential groove for improved sealing of the piston skirt 35 in the cylindrical surface 16 incorporated 36 which includes a radial seal 37th The radial seal 37 interacts with the inside of the piston skirt 35 . The outside of the piston skirt 35 forms, as shown, the inner raceway of the rolling bearing 28th
Der eigentliche ringförmige Kolben 34 trägt auf seiner von dem Kolbenhemd 35 abgewandten Seite eine plane, radial sich erstreckende, ringförmige Fläche 38, die an der planen Ringfläche 27 dichtend anliegend gehalten ist. Die beiden Ringflächen 27 und 38 bilden zusammen ebenfalls Dichtflächen, wo bei die Ringfläche 38 des Kolbens 33 hinsichtlich der Abmessungen den Abmessungen der Ringfläche 15 entspricht, d.h. die Ringfläche 38 reicht bis an die Zylinderfläche 18 heran.The actual annular piston 34 carries on its side facing away from the piston skirt 35 a flat, radially extending, annular surface 38 , which is held sealingly against the flat annular surface 27 . The two ring surfaces 27 and 38 together likewise form sealing surfaces, where the dimensions of the ring surface 38 of the piston 33 correspond to the dimensions of the ring surface 15 , ie the ring surface 38 extends up to the cylinder surface 18 .
Infolge dieser zu der Achse 11 koaxialen Flächen entstehen zwischen dem inneren Teil 8 und dem äußeren Teil 2 insgesamt drei nach außen und gegen einander abgedichtete Kammern 39, 41 und 42. As a result of these surfaces which are coaxial with the axis 11, a total of three chambers 39 , 41 and 42 are formed between the inner part 8 and the outer part 2 and sealed off from one another.
Die ringspaltförmige Kammer 38 ist begrenzt von der Radialdichtung 24, der Zylinderfläche 22, der Ringfläche 15 sowie der Zylinderfläche 12. Die ringspaltförmige Kammer 41 ist begrenzt von dem Ringsteg 14, der Ringfläche 25, der Zylinder fläche 26, und zwar in den beiden Teilringen 6 und 7, der Ringfläche 27, der radial außenliegenden Zylinderfläche des Kolbens 33, einer das Kolben hemd 35 nach unten begrenzenden planen Ringfläche 43, der Radialdichtung 37 sowie der Zylinderfläche 16. Die ringspaltförmige Kammer 42 ist schließlich begrenzt durch die Ringfläche 38, die Zylinder fläche 29, die Radialdichtung 32 und die Zylinder fläche 18.The annular gap-shaped chamber 38 is delimited by the radial seal 24 , the cylindrical surface 22 , the annular surface 15 and the cylindrical surface 12 . The annular gap-shaped chamber 41 is bounded by the annular web 14 , the annular surface 25 , the cylinder surface 26 , namely in the two partial rings 6 and 7 , the annular surface 27 , the radially outer cylindrical surface of the piston 33 , one of the piston shirt 35 limiting downward plan annular surface 43 , the radial seal 37 and the cylinder surface 16. The annular gap-shaped chamber 42 is finally limited by the annular surface 38 , the cylinder surface 29 , the radial seal 32 and the cylinder surface 18th
In jede der ringspaltförmigen Kammern 39, 41 und 42 münden sowohl von dem äußeren Teil 2 als auch von dem inneren Teil 8 her Strömungskanäle für das Fluid. Im einzelnen ist in dem inneren Teil 8 ein zur Stirnseite 13 führender Strömungskanal 43 vor gesehen, der durch die Zylinderfläche 16 in der Kammer 41 mündet. Ein weiterer Strömungskanal 45 mündet ebenfalls in der Kammer 41 und verbindet diese durch den unteren Teilring 7 mit der Außen seite des äußeren Teils 2.Flow channels for the fluid open into each of the annular-gap-shaped chambers 39 , 41 and 42 both from the outer part 2 and from the inner part 8 . In detail, a flow channel 43 leading to the end face 13 is seen in the inner part 8 , which flows through the cylinder surface 16 into the chamber 41 . Another flow channel 45 also opens into the chamber 41 and connects it through the lower part ring 7 with the outer side of the outer part 2 .
Ein Strömungskanal 45 verbindet die ringförmige Kammer 42 mit der Stirnseite 19, und zwar mündet der in dem inneren Teil 8 ausgebildete Strömungs kanal 45 an der Zylinderfläche 18. Von der Zy linderfläche 29 hingegen geht ein Strömungskanal 46 durch den oberen Teilring 6 des äußeren Teils 2 nach außen. Die untere ringförmige Kammer 39 ist schließlich über Strömungskanäle 47 und 48 an die Strömungskanäle 45 bzw. 46 angeschlossen, die im Inneren des inneren Teils 8 bzw. des äußeren Teils 2 verlaufen, wobei die strichpunktierten Linien den Verlauf dieser Strömungskanäle 47 und 48 andeuten sollen. Die Strömungskanäle 47 und 48 haben im übrigen keine Verbindung mit den Strömungskanälen 43 und 44.A flow channel 45 connects the annular chamber 42 to the end face 19 , namely the flow channel 45 formed in the inner part 8 opens on the cylinder surface 18th From the Zy cylinder surface 29, however, a flow channel 46 goes through the upper part ring 6 of the outer part 2 to the outside. The lower annular chamber 39 is finally connected via flow channels 47 and 48 to the flow channels 45 and 46 , respectively, which run inside the inner part 8 and the outer part 2 , the dash-dotted lines being intended to indicate the course of these flow channels 47 and 48 . The flow channels 47 and 48 are otherwise not connected to the flow channels 43 and 44 .
Die in die Mündung der Strömungskanäle 43 und 46 einzusetzenden Fittings, bzw. zum Anbringen der Fittings vorgesehene Gewinde, sind der Übersicht lichkeit halber nicht veranschaulicht, ebenso wie aus Übersichtlichkeitsgründen keine Schrauben dar gestellt sind, die die beiden Teilringe 6 und 7 in an sich bekannter Weise zusammenhalten.The fittings to be used in the mouth of the flow channels 43 and 46 , or threads provided for attaching the fittings, are not illustrated for the sake of clarity, just as for the sake of clarity no screws are shown that the two partial rings 6 and 7 are known per se Keep it together.
Die insoweit beschriebene Einrichtung 1 arbeitet folgendermaßen:The device 1 described so far operates as follows:
Die durch die Einrichtung 1 von einem drehenden auf ein ortsfestes Teil zu übertragende Hydraulikflüssig keit strömt durch die Strömungskanäle 43 und 44 und in deren Verlauf auch durch die Kammer 41. Das Innere der Kammer 41 steht deshalb unter dem entsprechenden hydraulischen Druck, der auch auf die Ringfläche 43 am Kolbenhemd 35 des Ringkolbens 33 einwirkt und den Ringkolben 33 auf dem inneren Teil 8 axial nach oben von dem Ringsteg 14 wegdrückt. Die dabei entstehende Druckkraft entspricht dem Produkt aus dem Druck in der ringförmigen Kammer 41 und der wirksamen Fläche der Ringfläche 43. Die hierdurch entstehende Kraft schließt den Axialspalt zwischen den beiden ringförmigen Dichtflächen 27 und 38, sowie ferner als Reaktionskraft auch den Axialspalt zwischen den beiden Dichtflächen 15 und 25, so daß durch diese Spalte zwischen den Dichtflächen paaren 15, 15 und 27, 38 eine Leckage nur mit einer geringen Rate auftreten kann. Die Innen umfangsfläche des Kolbenhemds 35 ist ohnehin durch die Radialringdichtung 37 vollkommen fluid dicht nach außen hin abgedichtet.The speed to be transmitted by the device 1 from a rotating hydraulic fluid to a stationary part flows through the flow channels 43 and 44 and in the course thereof also through the chamber 41 . The interior of the chamber 41 is therefore under the corresponding hydraulic pressure, which also acts on the annular surface 43 on the piston skirt 35 of the annular piston 33 and presses the annular piston 33 axially upward on the inner part 8 away from the annular web 14 . The resulting compressive force corresponds to the product of the pressure in the annular chamber 41 and the effective area of the annular surface 43 . The resulting force closes the axial gap between the two annular sealing surfaces 27 and 38 , and also as a reaction force also the axial gap between the two sealing surfaces 15 and 25 , so that 15 , 15 and 27 , 38 only leak through this gap between the sealing surfaces can occur at a low rate. The inner circumferential surface of the piston skirt 35 is anyway completely fluid-tightly sealed to the outside by the radial ring seal 37 .
Eventuell dennoch auftretende Leckagen, die zwischen den Dichtflächenpaaren 15 und 25 bzw. 27 und 38 nach außen austreten, gelangen in die ringförmigen Kammern 39 und 42, die über die Strömungskanäle 47 und 48 strömungsmäßig miteinander parallel geschaltet sind und nach außen hin durch die Radialringdichtungen 32 und 24 leckdicht ver schlossen sind. Es kann so die auftretende Leckage aus der Kammer 41 über die parallelgeschalteten Ringkammern 39 und 42 und die Strömungskanäle 45 bzw. 46 zum Hydrauliksumpf abfließen.Any leakages that nevertheless occur and which escape to the outside between the pairs of sealing surfaces 15 and 25 or 27 and 38 enter the annular chambers 39 and 42 , which are connected in flow with one another in parallel via the flow channels 47 and 48 and to the outside through the radial ring seals 32 and 24 are sealed. The leakage that occurs can thus flow out of the chamber 41 to the hydraulic sump via the parallel-connected annular chambers 39 and 42 and the flow channels 45 and 46, respectively.
Wenn bspw. das Hydraulikmedium von einer nicht dargestellten Hochdruckpumpe über den Strömungs kanal 43 zugeführt und über den Strömungskanal 44 in ein angeschlossenes Betätigungsorgan eines Industrieroboters eingespeist wird, kann ohne weiteres das abströmende Hydraulikfluid über den Strömungskanal 46 und den Strömungskanal 47 zu dem Sumpf zurückgeführt werden. Da das zurück fließende Hydraulikfluid nur unter einem sehr geringen Druck steht, genügen die Radialring dichtungen 24 und 35, um die Kammern 39 und 42 nach außen leckdicht zu verschließen, ohne daß die Radialringdichtungen 24 und 32 mit großer Kraft an den zugehörigen Dichtflächen, nämlich den Zylinderflächen 12 und 18, anliegen müssen. Auch die aus den Spalten zwischen den Dichtflächen paaren 15 und 25 bzw. 27 und 38 austretende Leckage steht unter keinem nennenswerten Überdruck. Die Reibung der Radialringdichtungen 24 und 32 auf den Zylinderflächen 12 und 18 des inneren Teils 8 liefert deswegen nur einen geringen Beitrag zu dem Moment, das überwunden werden muß, um das innere Teil 8 gegenüber dem äußeren Teil 2 zu verdrehen.If, for example, the hydraulic medium is supplied from a high-pressure pump, not shown, via the flow channel 43 and is fed via the flow channel 44 into a connected actuating member of an industrial robot, the outflowing hydraulic fluid can easily be returned to the sump via the flow channel 46 and the flow channel 47 . Since the back flowing hydraulic fluid is only under a very low pressure, the radial ring seals 24 and 35 are sufficient to seal the chambers 39 and 42 to the outside without leakage, without the radial ring seals 24 and 32 having great force on the associated sealing surfaces, namely the Cylinder surfaces 12 and 18 must rest. The leakage emerging from the gaps between the sealing surfaces, pairs 15 and 25 or 27 and 38, is also not under any significant overpressure. The friction of the radial ring seals 24 and 32 on the cylinder surfaces 12 and 18 of the inner part 8 therefore only makes a small contribution to the moment which has to be overcome in order to twist the inner part 8 with respect to the outer part 2 .
Auch die miteinander zusammenwirkenden ringförmigen Dichtflächenpaare 15, 25, 27, 38 erzeugen nur ein verhältnismäßig geringes Reibmoment, da sich zwi schen ihnen ständig das Hydraulikfluid befindet - Gas oder Öl - das eine trockene Reibung zwischen den Dichtflächen verhindert. Die Reibung zwischen den Dichtflächenpaaren 15, 25, 27 und 38 ist folg lich im wesentlichen abhängig von der Viskosität des Hydraulikfluids und der Dicke des Hydraulik fluidfilms zwischen den besagten Dichtflächen.The interacting annular pairs of sealing surfaces 15 , 25 , 27 , 38 generate only a relatively low frictional torque, because between them there is always the hydraulic fluid - gas or oil - which prevents dry friction between the sealing surfaces. The friction between the pairs of sealing surfaces 15 , 25 , 27 and 38 is essentially dependent on the viscosity of the hydraulic fluid and the thickness of the hydraulic fluid film between the said sealing surfaces.
Die Dicke dieses auftretenden Films läßt sich durch Bemessung des Flächenverhältnisses zwischen der ringförmigen Kolbenhemdfläche 43 zu derjenigen Ringfläche festlegen, innerhalb der die Ringfläche 38 die Ringfläche 27 überdeckt bzw. die Ringfläche 15 die Ringfläche 25. Das bedeutet, je größer die Ringfläche 43 gewählt wird, umso kleiner ist der zwischen den Dichtflächenpaaren 15, 25, 27, 38 auftretende Film aus Hydraulikfluid und umso kleiner ist auch die zwischen diesen Flächen hindurchtretende Leckage, während andererseits eine Verringerung der wirksamen Fläche der Ring fläche 43 eine Erhöhung der Leckage an den Dicht flächenpaaren 15, 25 und 27, 38 bewirkt, die mit einer Vergrößerung der Dicke des Films aus Hydraulik fluid zwischen diesen Dichtflächen ist, was aber andererseits auch das Reibdrehmoment zwischen den beiden Teilen 2 und 8 verringert, das beim rela tiven Verstellen dieser Teile 2 und 8 überwunden werden muß.The thickness of this film can be determined by dimensioning the area ratio between the annular piston skirt surface 43 and the ring surface within which the ring surface 38 covers the ring surface 27 or the ring surface 15 the ring surface 25 . This means that the larger the ring surface 43 is selected, the smaller the film of hydraulic fluid that occurs between the sealing surface pairs 15 , 25 , 27 , 38 and the smaller the leakage that passes between these surfaces, while on the other hand a reduction in the effective surface area of the ring surface 43 causes an increase in the leakage at the sealing surface pairs 15 , 25 and 27 , 38 , which is fluid with an increase in the thickness of the film of hydraulic fluid between these sealing surfaces, which on the other hand also reduces the friction torque between the two parts 2 and 8 , that must be overcome when rela tively adjusting these parts 2 and 8 .
Darüber hinaus hat die Anordnung den wesentlichen Vorteil, praktisch kräftefrei verstellbar zu sein, wenn während des Verdrehens der beiden Teile 2 und 8 relativ zueinander das Hydraulikmedium in der Kammer 41 nahezu drucklos ist. Das zur Verstellung erforderliche Drehmoment ist bei sonst unveränderten geometrischen Verhältnissen und unveränderter Vis kosität nur vom Druck abhängig. Es können mit der veranschaulichten Anordnung über die Strömungskanäle 43 und 44 damit über die dazwischengeschaltete Kammer 41 ohne weiteres Drücke von 150 bar über tragen werden, wobei das Drehmoment zum Verstellen der Teile 2 und 8 zueinander weniger als 30 Nm beträgt, wenn der mittlere Durchmesser der Außenfläche 9, bzw. der Innenfläche 4, ca. 30 cm beträgt.In addition, the arrangement has the essential advantage of being practically force-free adjustable if the hydraulic medium in the chamber 41 is almost depressurized while the two parts 2 and 8 are being rotated relative to one another. The torque required for the adjustment is only dependent on the pressure with otherwise unchanged geometric conditions and unchanged viscosity. It can be transmitted with the illustrated arrangement via the flow channels 43 and 44 via the intermediate chamber 41 without further pressures of 150 bar, the torque for adjusting the parts 2 and 8 relative to one another being less than 30 Nm if the average diameter of the Outer surface 9 , or the inner surface 4 , is approximately 30 cm.
Zur weiteren Reibungsverminderung können die Radial ringdichtungen mit PTFE beschichtet sein. Das Wälz lager 28 sorgt für eine spielfreie und nahezu reibungsfreie konzentrische Halterung der beiden Teile 2 und 8 zueinander. To further reduce friction, the radial ring seals can be coated with PTFE. The roller bearing 28 ensures a play-free and almost friction-free concentric mounting of the two parts 2 and 8 to each other.
An der oberen und an der unteren Stirnseite 13 und 19 bzw. 21 und 30 veranschaulichte Abdeck platten 51 und 52, die mittels Schrauben 53 an dem äußeren Teil 2 angeschraubt sind, dienen lediglich dazu, die Radialringdichtungen 24 und 32 in den zugehörigen Ausdrehungen 23 und 31 festzuhalten und gegenüber grober Verschmutzung von außen zu schützen.On the upper and on the lower end face 13 and 19 or 21 and 30 illustrated cover plates 51 and 52 , which are screwed by means of screws 53 to the outer part 2 , only serve the radial ring seals 24 and 32 in the associated recesses 23 and 31 to hold on and to protect against coarse pollution from the outside.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863625144 DE3625144C1 (en) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | Device for transmitting a pressurised fluid |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19863625144 DE3625144C1 (en) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | Device for transmitting a pressurised fluid |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3625144C1 true DE3625144C1 (en) | 1987-07-02 |
Family
ID=6305950
Family Applications (1)
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DE19863625144 Expired DE3625144C1 (en) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | Device for transmitting a pressurised fluid |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE3625144C1 (en) |
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Date | Code | Title | Description |
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8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
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