DE3120115A1 - "stroemungsmittelueberleitungsanordnung" - Google Patents

Description

Khorr-Bremse GnbH /~ · '- . ; ^:-- [■■' ' München, den 20.05.1981 Moosacher Str. 80 .:.. ~\.· -„.^: .-.."■' ^:„- _ TW Ί 1 ? Π 1 1 S D-8000 München 40 τ, 1661 -

Strömungsmittelüberleitungsanordnung

Die Erfindiong bezieht sich auf eine Anordnung der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Gattung zur Überleitung eines Strömungsmittels von einem stationären Bauteil auf ein rotierendes Bauteil.

Es ist bekannt, zur Überleitung eines Strömungsmittels von einem stationären Bauteil auf ein rotierendes Bauteil dieselben ineinandergreifen zu lassen und dazwischen einen Zwischenraum vorzusehen, welcher durch schleifende Dichtringe, in der Segel O-Ringe, zwischen den beiden Bauteilen nach außen abgedichtet ist und in welchen Strömungsmittelkanäle des stationären und des rotierenden Bauteils münden. Nachteiligerweise erwärmen sich die aneinander reibenden Flächen beträchtlich, insbesondere bei höheren Drehzahlen des rotierenden Bauteils, und ist ein verhältnismäßig schneller Verschleiß gegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere diese Nachteile zu beheben.

Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind in den restlichen Ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, in den Fällen, bei denen keine dauernde Strömungsmittelüberleitung von einem stationären auf ein rotierendes Bauteil oder umgekehrt erforderlich ist, wie beispielsweise bei Heifenfüllanlagen von luftbereiften Straßenfahrzeugen, die Dichtringe nur dann wirksam werden zu lassen, wenn sie tatsächlich erforderlich sind und eine Strömungsmittelüberleitung erfolgen soll. Dieses- kann erfindungsgemäß grundsätzlich auf zweierlei Art und Weise geschehen, nämlich durch dichtendes Anlegen der Dichtringe an zugehörige Gegenflächen nur bei der Strömungsmittelüberleitung oder dadurch,

daß man eine Relativdrehung zwischen den Dichtringen und den Gegenflächen, an welchen sie dichtend anliegen, nur bei einer Strömungsmittelüberleitung zuläßt, so daß die Dichtringe und deren Gegenflachen nicht aneinander entlangschleifen können, wenn kein Strömungsmittel zwischen stationärem Bauteil und rotierendem Bauteil übergeleitet wird. Die Dichtringe werden also im Betrieb nicht ständig beansprucht, sondern nur intermittierend, nämlich immer dann, wenn tatsächlich eine Strömungsmitte lüberleitung erfolgen soll. Die beiden geschilderten Möglichkeiten können auch miteinander kombiniert xverden, falls ge~ wünscht.

Nachstehend sind Ausführungsformea der erfindungsgemäßen Anordnung anhand der Zeichnung "beispielsifeise beschrieben. Darin zeigen, jeweils schematisch und im Längsschnitte

Figur Λ eine erste Ausführungsform;

Figur 2 eine zweite Ausführungsfarm5 und Figur 3 eine dritte AusführungsforEu

Die Anordnung gemäß Figur 1 bis 3 weist ein stationäres, gehäuseartiges Bauteil 1 und ein rotierendes, rohrförmiges Bauteil 2 auf, welches in das stationäre Bauteil 1 eingreift bzw. davon umschlossen ist. Zwischen, den beiden Bauteilen 1 und 2 ist ein Zwischenraum 3 vorgesehen, in welchen ein Stromungsmxttelkanal 4 im stationären Bauteil 1 und der Strömungsmittelkanal 5 im Inneren des rotierenden Bauteils 2 münden.

Zur Abdichtung des ringförmigen Zttfischenraumes 5 zwischen dem rotierenden Bauteil 2 und dem stationären Bauteil 1 dienen bei den Ausführungsformen gemäß Figur 1 und 2 zwei Dichtringe 6, welche jeweils in eine äußere Bingaut 7 d®s rotierenden Bauteils

2 eingesetzt sind und mit einer zylindrischen Gegenfläche 8 am stationären Bauteil 1 zusammenwirken. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 gehen die beiden zylindrischen Gegenflächen 8 jeweils auf derselben, in Figur 1 rechten Seite in eine Konusfläche 9 über, welche sich von der zylindrischen Gegenfläche 8 weg zu einem Bohrungsabschnitt 10 größeren Durchmessers hin erweitert.

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 ist das rotierende Bauteil 2 nicht nur drehbar, sondern auch axial verstellbar gelagert, so daß die Dichtringe 6 aus der zeichnerisch wiedergegebenen Stellung, in welcher sie dicht an den zylindrischen Gegenflächen 8 anliegen', in Richtung des Pfeiles 11 in die gestrichelt angedeutete Stellung bewegt werden können. Letztere nehmen sie dann ein, wenn keine Strömungsmittelüberleitung zwisehen dem stationären Bauteil 1 und dem rotierenden Bauteil 2 stattfindet, wobei die Dichtringe 6 sich im Abstand von den Bohrungsabschnitten 10 größeren Durchmessers erstrecken, also keine gegenseitige Berührung gegeben ist. Die Dichtringe 6 laufen frei mit dem rotierenden Bauteil 2 um, welches in Richtung des Pfeiles 11 axial verschoben ist.

Erst dann, wenn eine Strömungsmittelüberleitung zwischen dem stationären Bauteil 1 und dem rotierenden Bauteil 2 erfolgen soll, wird der ringförmige Zwischenraum 3 niit Hilfe der Dichtringe 6 nach außen abgedichtet. Dazu wird das rotierende Bauteil 2 entgegen der Richtung des Pfeiles 11 in die Stellung gemäß Figur 1 axial verschoben, so daß die Dichtringe 6 auf die beiden Konusflächen 9 auflaufen und allmählich komprimiert werden, um schließlich an den beiden zylindrischen Gegenflächen 8 dicht anzuliegen, gegen welche sie radial gedrückt sind.

Dann wird der Strömungsmittelkanal 4 des stationären Bauteils 1 mit Strömungsmittel beaufschlagt, welches in den abgeschlossenen, ringförmigen Zwischenraum 3 gelangt und von dort über

T-

mindestens eine öffnung 12 in der Wandung des rotierenden Bauteils 2 in dessen StrÖmungsmittelkanal 5 einströmt. Nach Abschluß der Strömungsmittelüberleitung, wenn also die jeweils gewünschte Strömungsmittelmenge in den StrÖmungsmittelkanal 5 des rotierenden Bauteils 2 gelangt und die Strömungsmittelzufuhr zum StrÖmungsmittelkanal 4· des stationären Bauteils 1 unterbrochen worden ist, wird das rotierende Bauteil 2 wieder in Richtung des Pfeiles ΛΛ axial verschoben, so daß die Dichtringe 6 wieder die in Figur 1 gestrichelt angedeutete Stellung einnehmen und in den weiteren Bohrungsabschnitten 10 des stationären Bauteils 1 frei mit dem rotierenden Bauteil 2 umlaufen können .

Die geschilderten Axialverstellungen des rotierenden Bauteils 2 können mit Hilfe desjenigen Strömungsmittels bewerkstelligt werden, welches vom stationären Bauteil 1 zum rotierenden Bauteil 2 übergeleitet werden soll, indem der Stellmotor zur Axialverstellung des rotierenden Bauteils 2 einfach an dieselbe Ströznungsmittelquelle angeschlossen wird, welche auch den Strömungsmitte lkanal 4 des stationären Bauteils 1 beaufschlagt. Mittels geeigneter Ventile wird so gesteuert, daß immer dann, wenn eine Strömungsmittelüberleitung erfolgen soll, zunächst eier Stellmotor mit Strömungsmittel beaufschlagt wird, um das rotierende Bauteil 2 entgegen der Richtung des Pfeiles 11 in die Stellung gemäß Figur 1 axial zu verschieben, wonach erst die Strömungsmittelzufuhr zum StrÖmungsmittelkanal 4 des stationären Bauteiles 1 freigegeben wird. Bei Abschluß der Strömungsmittelüberleitung wird die besagte Zufuhr unterbrochen, wonach der Stellmotor das rotierende Bauteil 2 in Richtung des Pfeiles 11 zurückstellt.

JO Die Ausführungsform gemäß Figur 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Figur 1 im wesentlichen dadurch, daß das rotierende Bauteil 2 nicht axial verschieblich angeordnet ist, und daß die

Konusflächen 9 sowie die Bohrungsabschnitte 10 größeren Durchmessers am stationären Bauteil 1 fehlen. Stattdessen sind die "beiden Dichtringe 6 Jeweils bezüglich der zugehörigen zylindrischen Gegenfläche 8 am stationären Bauteil 1 radial beweglich angeordnet und zur Strömungsmittelüberleitung radial gegen die Gegenfläche 8 drückbar, wozu beispielsweise die jeweilige Ringnut 7 im rotierenden Bauteil 2 über mindestens einen Kanal 13 mit Strömungsmittel beaufschlagbar sein kann. Wenn kein Strömungsmittel vom stationären Bauteil 1 auf das rotierende Bauteil 2 übergeleitet wird und die Strömungsmittelzufuhr zum Strömungsmitte lkanal 4- des stationären Bauteils 1 unterbrochen ist, dann haben die beiden Dichtringe 6 keine Berührung mit den beiden zylindrischen Gegenflächen 8, sondern erstrecken sich vielmehr im Abstand davon, wie in. Figur 2 übertrieben dargestellt,

"]c um also frei mit dem rotierenden Bauteil 2 umzulaufen. Erst dann, wenn eine Strömungsmittelüberleitung erfolgen soll, werden die beiden Dichtringe 6 dichtend an den beiden Gegenflächen 8 zur Anlage gebracht, wie in Figur 2 gestrichelt angedeutet, also in den beiden äußeren Bingnuten 7 des rotierenden Bauteilös 2 radial nach außen bewegt und gegen die Gegenflächen 8 gedrückt, um den ringförmigen Zwischenraum 3 zwischen dem stationären Bauteil 1 und dem rotierenden Bauteil 2 nach außen abzudichten, so daß Strömungsmittel vom Strömungsmittelkanal 4- des stationären Bauteils Λ über den abgedichteten Zwischenraum 3 durch die öffnung oder öffnungen 12 in der Wand des rotierenden Bauteils 2 in dessen Strömungsmittelkanal 5 hineinströmen kann. Sobald die jeweils gewünschte Strömungsmittelmenge übergeleitet worden ist, wird die Strömungsmittelzufuhr zum Stromungsmittelkanal 4 des stationären Bauteils 1 unterbrochen und bewegen sich die Dichtringe 6 wieder in die Ausgangsstellung gemäß Figur 2 zurück, um nach dem Abheben von den zylindrischen Gegenflächen 8 mit dem rotierenden Bauteil 2 frei umzulaufen.

/6

Die Ausführungsform nach Figur 3 unterscheidet sich im wesentlichen dadurch von derjenigen gemäß figur 2, daß die Dichtringe 6 am rotierenden Bauteil 2 jeweils "bezüglich einer ebenen, kreisringförmigen Gegenfläche B am stationären Bauteil 1 axial beweglich angeordnet und zur Strömungsmittelüberleitung axial gegen die zugehörige Gegenfläche 8 drückbar sind. Das rotierende Bauteil 2 ist zwischen zwei Wänden 1' des stationären Bauteils 1 angeordnet und an den beiden den Wänden 1' benachbarten Enden jeweils mit einer topfförmigen Erweiterung 2' versehen, wobei die in Figur 3 linke Erweiterung 2' einen geschlossenen Boden 2¹' aufweist. In jede der beiden Erweiterungen 2' mündet der Strömungsmittelkanal 4 des stationären Bauteils 1 über eine öffnung 4· in der jeweiligen Wand 1^S _O Die in Figur 3 rechte Erweiterung 2' umschließt den Zwischenraum 3 zwischen dem statio- nären Bauteil 1 und dem rotierenden Bauteil 2_t welcher über die axiale öffnung 12 in den eigentlichen Strömungsmittelkanal 5 des rotierenden Bauteils 2 übergeht«

Die Dichrringe 6 sind analog zur Ausführungsform nach Figur 2 jeweils in einer Ringnut 7 der einen bsw. anderen Erweiterung 2' angeordnet, welche allerdings axial ausgerichtet ist, also zur Längs- und Drehachse 14 des rotierenden Bauteils* 2 parallel und zur jeweils benachbarten Wand 1" des stationären Bauteils 1 senkrecht verläuft. Auf diese Wand 1' zu ist jeder Dichtring 6 in der zugehörigen Hingnut 7 parallel zur Längs- und Drehachse 14 des rotierenden Bauteils 2 nach außen beweglich angeordnet, tun zur Strömungsmittelüberleitung abdichtend gegen die gegenüberliegende Gegenfläche 8 an der jeweiligen Wand 1· gedruckt zu werden und nur dann den Zwischenraum 3 dicht nach außen abzuschließen, so daß Strömungsmittel vom Strömungsmittelkanal 4 des stationären Bauteils 1 über den Zwischenraum 3 durch die Öffnung 12 in den Strömungsmittelkanal 5 des rotierenden Bauteils 2 fließen kann.

/7

Die gleichzeitige Strömungsmittelbeaufschlagung der Erweiterung 2' mit dem geschlossenen Boden 2¹ ■ , welche mittels--ihres Dichtringes 6 ebenfalls dicht nach außen abgeschlossen ist, bewirkt, daß die auf das rotierende Bauteil 2 durch das Strömungsmittel aufgebrachten axialen Kräfte einander kompensieren.

Die Dichtringe 6 können auch jeweils an einem gesonderten Ring vorgesehen sein, welcher auf der jeweiligen Erweiterung 2' axial verstellbar angeordnet ist, um vor jeder Strömungsmittelüberleitung den zugehörigen Dichtring 6 gegen die jeweilige Gegenfläche 8 zu drücken und ihn nach Beendigung der Strömungsmittelüberleitung wieder davon abzuheben. Diese Axialverschiebung der gegenüber den Erweiterungen 2' abgedichteten Ringe kann mit Hilfe des überzuleitenden Strömungsmittels selbst erfolgen, wie oben schon geschildert.

Es ist zu empfehlen, die Dichtringe 6 als sogenannte K-Ringe auszubilden, welche bekanntlich einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen, wobei die Rechteckschmalseiten jeweils V-förmig ausgebildet sind, so daß jeder Dichtring 6 mit einem V-förmigen Vorsprung mit der zugehörigen Gegenfläche 8 zusammenwirkt und mit einer entsprechend V-förmigen Ringnut an der anderen Schmalseite dem Boden der zugehörigen Ringnut 7 gegenüberliegt.

Abwandlungen von den geschilderten Ausführungsformen sind durchaus möglich. Insbesondere ist eine umgekehrte Punktion der Bauteile 1 und 2 denkbar, nämlich die Ausbildung des äußeren Bauteils 1 als rotierendes Bauteil und die Ausbildung des inneren Bauteils 2 als stationäres Bauteil. Auch kann die Anordnung der Dichtringe 6 und der Gegenflächen 8 umgekehrt werden, nämlich können die Dichtringe 6 am stationären Bauteil 1 und die Gegenflächen 8 am rotierenden Bauteil 2 angeordnet werden. Bei der.

Ausführungsform gemäß Figur 1 ist dann naturgemäß das rotierende

/8

31201 ι 5

iind social verschiebliche Bauteil 2 analog mit Konusflächen zu versehen, welche sich jeweils von der zugehörigen zylindrischen Gegenfläche am Bauteil 2 weg zu einer zylindrischen Mantelfläche kleineren Durchmessers desselben hin verjüngen. Auch ist es bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 möglich, das rotierende Bauteil 2 axial feststehend· anzuordnen und stattdessen das stationäre Bauteil 1 axial verschieblich auszubilden.

Naturgemäß muß nicht nur die Strömungsmittelzufuhr zu demjenigen Bauteil 1 bzw. 2 hin ein- und ausschaltbar sein, von welchem aus Strömungsmittel auf das andere Bauteil 2 bzw. 1 übergeleitet werden soll, sondern auch dafür Vorsorge getroffen werden, daß nach jeder Strömungsmittelüberleitung vom letztgenannten Bauteil 2 bzw. 1 kein Strömungsmittel zurückfließen kann, wozu beispielsweise ein Rückschlagventil am Bauteil 2 bzw. 1 vorgesehen werden kann.

In Figur 2 ist eine weitere Möglichkeit zur Schonung der Dichtringe 6 strichpunktiert angedeutet. Sie besteht darin, das rotierende Bauteil 2 zweiteilig auszubilden, wobei der eine Teil 2a im Betrieb ständig umläuft und der andere Teil 2b die Dichtringe 6 trägt und normalerweise stillsteht. Nur danri, wenn eine Strömungsmittelüberleitung zwischen stationärem Bauteil 1 und rotierendem Bauteil 2 stattfinden soll, wird das Teil 2b mit dem Teil 2a gekuppelt, so daß beide Teile 2a und 2b gemeinsam rotieren. Sie sind dann mit Hilfe eines Dichtringes I5 gegenseitig abgedichtet. Hach der jeweiligen Strömungsmittelüberleitung wird die Verbindung zwischen den Teilen 2a und 2b wieder unterbrochen. Die Steuerung bzw. Betätigung der Kupplung zwischen den beiden Teilen 2a und 2b kann über das überzuleitende Strömungsmittel selbst erfolgen, und zwar mit Hilfe eines geeigneten Stellmotors sowie geeigneter Steuerventile. Bei dieser Ausführungsform brauchen die Dichtringe 6 nicht unbedingt von den zugehörigen, zylindrischen Gegenflächen 8 abhebbar zu

/9

sein, da sie sowieso stillstehen, wenn keine Strömungsmittelüberleitung geschieht. Auch bei dieser Ausführungsform ist es möglich, die Funktionen der Bauteile 1 und 2 umzukehren bzw. die Anordnung der Dichtringe 6 und der zugehörigen Gegenflächen 8 zu vertauschen, wie oben geschildert.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann sowohl in integrierter Bauweise innerhalb einer Konstruktion als auch als gesonderte "Vorrichtung verwirklicht werden, welche zwischen einer Welle oder dergleichen und einem Gehäuse oder dergleichen eingebaut wird.

Claims (7)

Khorr-Breinse QnbH * '- - - "-*.., '..' "I München, den 20.05.1981 Moosacher Str. SO"·-"-" .-*-.." ".-* .:. TW D-8O0O München 40 - 1661 - Ansprüche

1. J Anordnung zur Überleitung eines Strömungsmittels von einem stationären Bauteil auf ein rotierendes Bauteil, wobei Dientringe zur Abdichtung eines Zwischenraumes zwischen diesen beiden ineinandergreifenden Bauteilen vorgesehen sind, in welchen Strömungsmittelkanäle des stationären und des rotierenden Bauteils münden, dadurch gekenn ze' ichn e t, daß die Dichtringe (6) jeweils bezüglich einer ringförmigen Gegenfläche (8) beweglich und zur Strömungsmittelüberleitung dichtend gegen die Gegenfläche (8) drückbar sind und/oder das rotierende Bauteil (2) zweiteilig ausgebildet ist und auö einem ständig umlaufenden Teil (2a) sowie einem die Dichtringe (6) bzw* Gegenflächen (8) für die Dichtringe

(6) tragenden Teil (2b) besteht, welches zur Strömungsmittelüberleitung mit dem ständig umlaufenden Teil (2a) kuppelbar ist, so daß beide Teile (2a und 2b) dicht miteinander verbunden sind und gemeinsam rotieren.,

'. - 1661 -

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Dichtringe (6) jeweils bezüglich einer zylindrischen Gegenfläche (8) radial beweglich und zur Strömungsmittelüberleitung radial gegen die Gegenfläche (8) drückbar sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß den Dichtringen (6) jeweils eine zylindrische Gegenfläche (8) und eine zur Gegenfläche (8) hin geneigte Konusfläche (9) zugeordnet sind, und daß die Dichtringe (6) sowie die Flächen (8, 9) zur Strömungsmittelüberleitung gegenseitig derart beweglich sind, daß die Dichtringe (6) jeweils über die zugehörige Konusfläche (9) radial gegen die zugehörige Gegenfläche (8) gedrückt werden.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Dichtringe (6) jeweils bezüglich einer kreisringförmigen Gegenfläche (8) axial beweglich und zur Strömungsmittelüberleitung axial gegen die Gegenfläche (8) drückbar sind.

5· Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Dichtringe (6) und Gegenflächen (8) vorgesehen sind.

6. Anordnung nach Anspruch 5 in Verbindung mit Anspruch

4. dadurch gekennze i ohne t, daß die beiden Dichtringe (6) in einander entgegengesetzten Richtungen axial beweglich und zur Strömungsmittelüberleitung in diesen Richtungen axial gegen die beiden Gegenflächen (8) drückbar sind.

7. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtringe (6) K-Ringe vorgesehen sind.