Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine multimedientaugliche Drehdurchführung zum Überführen von verschiedenen fluiden Medien mit unterschiedlichen Viskositäten von einem stationären Maschinenteil auf einen rotierenden Maschinenteil im Allgemeinen und eine multimedientaugliche Drehdurchführung, bei welcher verschiedene Medien, insbesondere mit stark unterschiedlichen Viskositäten, z.B. kompressible Medien einerseits und höherviskose inkompressible Medien andererseits, wahlweise in die Drehdurchführung druckbeaufschlagt eingeleitet werden können im Speziellen.

Hintergrund der Erfindung

Drehdurchführungen werden typischerweise verwendet, um fluide Medien in ein rotierendes Maschinenteil, z.B. eine rotierende Spindel einer Werkzeugmaschine, einzuspeisen Hierzu enthält die Drehdurchführung eine Dichtung zwischen stationären Bauteilen und rotierenden Bauteilen Diese Dichtung kann als axiale Gleitringdichtung ausgebildet sein. Typischerweise gleiten bei einer axialen Gleitringdichtung zwei Gleitringe oder Gleitdichtringe aufeinander, wobei sich einer der Gleitringe relativ zu dem anderen koaxial zur Rotationsachse dreht und die Gleitringe mit ihren gegenüberliegenden aneinander angrenzenden ringförmigen Stirnflächen gegeneinander dichten, um den mit einem fluiden Medium druckbeaufschlagten Innenraum gegen den Atmosphärendruck im Außenbereich zu dichten. Die Art der mittels einer Drehdurchführung zu übertragenden fluiden Medien kann variieren und insbesondere kompressible Medien, wie Gase, z.B. Druckluft, und flüssige Medien, wie z.B. Kühlschmiermittel, auch als Kühlschmierstoff (KSS) bezeichnet, und Öle, wie z.B. Schneidöl oder Hydrauliköl, umfassen. Kühlschmierstoff (KSS) besteht zumeist im Wesentlichen aus einer Öl-Wasser-Emulsion und weist typischerweise eine Viskosität auf, die nicht sehr viel größer ist als die Viskosität von reinem Wasser, mithin eine relativ niedrige Viskosität. Hingegen weisen Schneidöl und Hydrauliköl eine erheblich höhere Viskosität auf, welche bis zu 60 mm ² /s (cSt) oder mehr betragen kann. Ein ebenfalls bekanntes Verfahren ist die sogenannte Mindermengen- bzw. Minimalmengenschmierung (MMS/MQL). Diese verwendet typischerweise ein Aerosol in Form eines Öl-Gas-Gemisches, also im Wesentlichen auch ein kompressibles Medium.

Es existiert eine Vielzahl von Drehdurchführungen, welche zumeist mehr oder weniger für einen oder einige wenige bestimmte der vorgenannten fluiden Medien und/oder für bestimmte Bereiche von zulässigen Betriebsparametern optimiert sind. Es sind zwar auch Drehdurchführungen bekannt, welche mit verschiedenen fluiden Medien mit unterschiedlichen Eigenschaften bzw. Viskositäten betrieben werden können, allerdings hat sich gezeigt, dass diese mitunter nicht in erwünschtem Maße universell bzw. zuverlässig sind. Z.B. können diese unter bestimmten Bedingungen und/oder bei manchen Medien unter Umständen z.B. bei hohen Drehzahlen überhitzen, was bis zur Zerstörung der Drehdurchführung führen kann. Unter anderem hat sich gezeigt, dass manche vermeintlich universelle Drehdurchführungen z.B. im Trockenlauf oder mit Druckluft bei hohen Drehzahlen erhebliche Probleme in Bezug auf die Standfestigkeit haben können. Als Trockenlauf wird typischerweise der rotierende Betrieb einer Drehdurchführung ohne Druckbeaufschlagung mit einem Medium bezeichnet.

Ferner können herkömmliche Drehdurchführungen teilweise eine relativ hohe Leckagerate im Druckluftbetrieb, z.B. von bis zu 100 Normlitern pro Minute oder mehr aufweisen, was ebenfalls unerwünscht sein kann.

In den Patenten EP 1 744 502 B1 und EP 2 497978 B1 der Deublin Company ist eine Technologie beschrieben, bei welcher das Belastungsverhältnis (manchmal auch als Balance Ratio bezeichnet) der Gleitringdichtung in einem speziell vorgewählten Intervall liegt, und in einem weiten Druck- und Drehzahlbereich einen geeigneten Anpressdruck zwischen den beiden Gleitringen gewährleistet. Die Technologie von Deublin ist in der Fachwelt auch unter der Bezeichnung AutoSense® bekannt.

Insgesamt sind viele der am Markt verfügbaren konventionellen Drehdurchführungen im Hinblick auf die Gesamtheit der teilweise widerstreitenden Anforderungen an Drehdurchführungen, wie z.B. Einsatzbereich der Betriebsparameter, Vielfältigkeit im Hinblick auf die verwendbaren fluiden Medien, Standfestigkeit, Einfachheit für den Verwender, Universalität, etc. in unterschiedlicher Weise mehr oder weniger beschränkt.

Aus den Anmeldungen DE 102021 111 688 und DE 10 2021 111 670 derselben Anmelderin, beide eingereicht am 5. Mai 2021 und nicht vorveröffentlicht, welche hiermit durch Referenz inkorporiert werden, sind multimedientaugliche Drehdurchführungen bekannt, welche zwei unterschiedliche Belastungsverhältnisse für unterschiedlich viskose Medien aufweisen, wobei die Belastungsverhältnisse über unterschiedliche Medieneinlasskanäle angesteuert werden. Für manche Anwendungen können die hierfür erforderlichen mehreren Medienanschlüsse jedoch weniger erwünscht sein.

Allgemeine Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine multimedientaugliche Drehdurchführung bereit zu stellen, welche für verschiedene Medien, insbesondere kompressible Medien, z.B. Druckluft einerseits und inkompressible Medien mit hoher Viskosität, z.B. Schneidöl oder Hydrauliköl anderseits geeignet ist.

Ein weiterer Aspekt der Aufgabe ist es, eine multimedientaugliche Drehdurchführung bereit zu stellen, welche eine geringe Leckagerate im Betrieb mit unterschiedlichen Medien, Viskositäten und Drücken aufweist und auch bei hohen Drehzahlen langlebig und verschleißarm arbeitet.

Ein weiterer Aspekt der Aufgabe ist es, eine multimedientaugliche Drehdurchführung bereit zu stellen, welche sowohl mit i) Schneid- oder Hydrauliköl, ii) mit Kühlschmierstoff (KSS), iii) mit Druckluft, iv) mit aerosolen Medien für Mindermengen- oder Minimalmengenschmierung als auch v) medienlos und drucklos, d.h. im Trockenlauf jeweils unter hohen Drehzahlen langlebig und verschleißarm arbeitet.

Ein weiterer Aspekt der Aufgabe ist es, eine multimedientaugliche Drehdurchführung bereit zu stellen, welche große Universalität („one-for-all“) und Einfachheit in der Benutzung für den Verwender miteinander in Einklang bringt und die für Benutzer herkömmlicher Drehdurchführungen eine Rückwärtskompatibilität ermöglicht.

Ein weiterer Aspekt der Aufgabe ist es, eine Drehdurchführung bereit zu stellen, welche die vorstehend beschriebenen Nachteile nicht oder nur in geringerem Maße aufweist.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine multimedientaugliche Drehdurchführung zum Überführen von verschiedenen fluiden Medien, einschließlich sowohl kompressible als auch inkompressible Medien und Medien mit unterschiedlichen, insbesondere hohen Viskositäten in derselben Drehdurchführung von einem stationären Maschinenteil in einen rotierenden Maschinenteil bereitgestellt. Die Drehdurchführung umfasst einen stationären Gehäuseteil zum Einbau in den stationären Maschinenteil und einen Rotor zum Verbinden mit dem rotierenden Maschinenteil. Der stationäre Gehäuseteil umschließt einen insbesondere (ko)axialen Medienhauptkanal mit einem zentralen Arbeitsraum in Form eines axialen bzw. zentralen inneren Stator-Fluidkanals. Der Rotor, z.B. in Form einer Hohlwelle, weist einen ebenfalls insbesondere axialen oder zentralen Rotor-Fluidkanal auf, wobei die Fluidkanäle des stationären Gehäuseteils und des Rotors dauerhaft, also auch während der Rotation miteinander in Fluidverbindung stehen, derart dass der Rotor relativ zu dem stationären Gehäuseteil, ggf. mit einer hohen Drehzahl rotieren kann, und das jeweilige druckbeaufschlagte Medium während der Rotation von dem Medienhauptkanal des stationären Gehäuseteils in den Rotor-Fluidkanal des rotierenden Rotors fließt, um aus dem Rotor-Fluidkanal in das angeschlossene rotierende Maschinenteil geleitet zu werden. Der stationäre Gehäuseteil kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein.

Die Drehdurchführung umfasst eine axiale Gleitringdichtung zwischen dem stationären Gehäuseteil und dem Rotor, welche die Fluidverbindung zwischen dem Rotor und dem stationären Gehäuseteil während der Rotation abdichtet. Die Gleitringdichtung umfasst hierzu einen mit dem Rotor rotierenden Gleitring oder Gleitdichtring, den sogenannten Rotorgleitring und einen nicht rotierenden Gleitring oder Gleitdichtring, den sogenannten Statorgleitring, wobei die beiden Gleitringe mit ihren gegenüberliegenden und relativ zueinander rotierenden ringförmigen Dichtflächen den Übergang zwischen dem stationären und dem rotierenden Bereich der Drehdurchführung abdichten. Damit die Gleitringdichtung, z.B. im drucklosen Trockenlauf oder im Druckluftbetrieb kontrolliert öffnen kann, ist zumindest einer der beiden Gleitringe geringfügig axial beweglich aufgehängt. Dazu ist dieser Gleitring an einem axial beweglich gelagerten Gleitringträger befestigt, so dass der Gleitringträger und der zugehörige Gleitring eine axial bewegliche Gleitringanordnung bilden, und die Gleitringdichtung kann durch axiale Bewegung der Gleitringanordnung, also des Gleitringträgers mit dem daran befestigten Gleitring öffnen und schließen. Aus konstruktiver Sicht ist es zumeist einfacher, den Statorgleitring axial beweglich aufzuhängen. In diesem Fall bildet der axial bewegliche Gleitringträger mit dem daran befestigten Statorgleitring eine axial bewegliche Statorgleitringanordnung. Die Statorgleitringanordnung ist mittels des Gleitringträgers axial verschieblich in dem inneren Stator-Fluidkanal des stationären Gehäuseteils gelagert und kann vorzugsweise etwas Winkelspiel ausgleichen, um eine präzise Dichtung zwischen den aneinandergrenzenden Dichtflächen der beiden Gleitringe zu gewährleisten. Ein derart axial verschieblicher und ggf. geringfügig kippbarer (Stator-)Gleitring wird in der Fachwelt auch als schwebender (Stator-)Gleitring bezeichnet.

Mit anderen Worten umfasst im Fall eines schwebenden Statorgleitrings die Gleitringdichtung eine in dem stationären Gehäuseteil axial bewegliche, aber nicht rotierende, Gleitringanordnung mit dem Statorgleitring sowie einen mit dem Rotor rotierenden komplementären Rotorgleitring. Der Rotorgleitring kann z.B. an der dem stationären Gehäuseteil zugewandten Stirnseite des Rotors befestigt, z.B. verpresst und/oder verklebt oder anderweitig befestigt sein.

Es soll jedoch nicht ausgeschlossen sein, die Anordnung aus schwebendem Gleitring und dem dazu komplementären Gleitring umzukehren, also den Rotorgleitring axial beweglich aufzuhängen, um den Rotorgleitring als schwebenden Gleitring auszubilden. Die Gleitringdichtung kann in beiden Fällen mit Pop-Off®-Funktionalität ausgebildet sein. Die Gleitringanordnung aus Gleitringträger und Gleitring kann ggf. einstückig ausgebildet sein.

Wenn der Medienhauptkanal mit Mediumsdruck beaufschlagt wird, fließt das Medium einerseits durch die Gleitringdichtung in den Fluidkanal des Rotors. Gleichzeitig wird die axial bewegliche Gleitringanordnung mit dem Mediumsdruck beaufschlagt, was eine erste axiale Kraftkomponente auf die axial bewegliche Gleitringanordnung ausübt, die schließend auf die Gleitringdichtung wirkt. Diese schließend wirkend erste axiale Kraftkomponente hängt von dem Belastungsverhältnis, d.h. von den geometrischen Flächenverhältnissen der Gleitringdichtung ab und steigt proportional mit dem anliegenden Mediumsdruck.

Um die axiale Schließkraft auf die Gleitringdichtung darüber hinaus zusätzlich beeinflussen zu können, weist die erfindungsgemäße Drehdurchführung nun noch eine auf die axial bewegliche Gleitringanordnung wirkende axial bewegliche Spannvorrichtung innerhalb des stationären Gehäuseteils auf, die einen nicht aktivierten und einen aktivierten Zustand definiert. Die Spannvorrichtung wird von dem in dem Medienhauptkanal anliegenden Mediumsdruck aktiviert, wenn der Mediumsdruck in dem Medienhauptkanal einen vordefinierten Druckschwellenwert als Druckschaltwert übersteigt. Die Spannvorrichtung wird also hydraulisch aktiviert, also hydraulisch eingeschaltet. Wenn der Mediumsdruck wieder unter den Druckschwellenwert fällt, wird die Spannvorrichtung wieder deaktiviert, also hydraulisch ausgeschaltet. Mit anderen Worten schaltet die Spannvorrichtung in Ansprechen darauf, dass der Mediumsdruck in der Drehdurchführung den vordefinierten Druckschwellenwert überschreitet, von dem nicht aktivierten Zustand in den aktivierten Zustand. In Ansprechen auf ein Unterschreiten des Mediumsdrucks in der Drehdurchführung unter einen vordefinierten Druckschwellenwert schaltet die Spannvorrichtung von dem aktivierten Zustand wieder in den nicht aktivierten Zustand zurück.

In dem aktivierten Zustand erzeugt die Spannvorrichtung eine zusätzliche zweite axiale Kraftkomponente, die zusätzlich zu der mediumsdruckproportionalen ersten axialen Kraftkomponente auf die axial bewegliche Gleitringanordnung wirkt und somit zur Schließkraft der Gleitringdichtung beiträgt, insbesondere die Schließkraft der Gleitringdichtung zwischen dem Statorgleitring und dem Rotorgleitring verstärkt. Mit anderen Worten wirkt in dem nicht aktivierten Zustand der Spannvorrichtung die zweite axiale Kraftkomponente nicht, so dass die Schließkraft der Gleitringdichtung lediglich durch die erste axiale Kraftkomponente bewirkt wird und in dem aktivierten Zustand der Spannvorrichtung summieren sich die erste und die zweite axiale Kraftkomponente zu einer Gesamtschließkraft, welche insbesondere größer ist als die erste axiale Kraftkomponente, die durch das Belastungsverhältnis definiert wird.

Wenn die Spannvorrichtung nicht aktiviert ist, arbeitet die Gleitringdichtung vorzugsweise als eine balancierte Gleitringdichtung, bei welcher das Belastungsverhältnis derart gewählt ist, dass die Gleitringdichtung zumindest überwiegend, ggf. ausschließlich hydraulisch bzw. pneumatisch ausbalanciert ist. Entsprechende Drehdurchführungen mit einem Belastungsverhältnis in einem bestimmten Bereich werden von der Anmelderin mit der Bezeichnung Autosense® versehen. Eine Besonderheit der vorliegenden Drehdurchführung liegt nun darin, dass die Gleitringdichtung unterhalb des Druckschwellenwerts als balancierte Gleitringdichtung arbeitet, also solange die Spannvorrichtung nicht aktiviert ist, und durch das Überschreiten des Druckschwellenwerts die Spannvorrichtung aktiviert bzw. hydraulisch eingeschaltet wird, wodurch eine Verstärkung der Schließkraft bewirkt wird.

Vorzugsweise ist die Spannvorrichtung relativ zu der Gleitringanordnung axial beweglich in dem stationären Gehäuseteil gelagert, um die Gleitringanordnung mit der zusätzlichen zweiten axialen Kraftkomponente zu beaufschlagen, z.B. indem die Spannvorrichtung axial gegen die Gleitringanordnung drückt.

Die Gleitringdichtung mit dem schwebenden Gleitring definiert ein Belastungsverhältnis B = FH / F, wobei FH die von dem Mediumsdruck hydraulisch oder pneumatisch belastete Fläche der Gleitringanordnung und F die Kontaktfläche zwischen dem Statorgleitring und dem Rotorgleitring sind. Die erste axiale Kraftkomponente auf die Gleitringanordnung basiert auf dem Belastungsverhältnis der Gleitringdichtung, und zwar unabhängig davon, ob die Spannvorrichtung aktiviert oder nicht aktiviert ist, also in gleicher Weise bei aktivierter oder nicht aktivierter Spannvorrichtung, und steigt proportional mit dem Mediumsdruck in der Drehdurchführung an. Die von der Spannvorrichtung erzeugte zweite axiale Kraftkomponente auf die Gleitringanordnung wird nun zusätzlich zu der auf dem Belastungsverhältnis basierenden ersten axialen Kraftkomponente hinzufügt, so dass eine Gesamtschließkraft auf die Gleitringdichtung wirkt, die als Summe der ersten und zweiten axialen Kraftkomponente gebildet wird, wenn und nur dann, wenn der Mediumsdruck den Druckschwellenwert übersteigt und die Spannvorrichtung aktiviert hat. Insbesondere ist die zusätzliche zweite axiale Kraftkomponente also nicht wirksam, wenn und solange der Mediumsdruck unterhalb des Druckschwellenwerts bleibt.

Mit anderen Worten schaltet die Spannvorrichtung, wenn der Druckschwellenwert überschritten wird, eine zusätzliche zweite axiale Kraftkomponente wie einen Booster zu, der die Schließkraft überproportional zu der ersten axialen Kraftkomponente verstärkt. Die Spannvorrichtung bildet demnach eine Schließkraftverstärkungsvorrichtung, die bei Überschreiten des Druckschwellenwertes eingeschaltet wird. Das Einschalten der Schließkraftverstärkungsvorrichtung erfolgt dabei insbesondere hydraulisch durch den Mediumsdruck.

Dadurch kann z.B. bei Druckluftbetrieb unterhalb des Druckschwellenwerts, also mit einem relativ niedrigen Druck, z B. kleiner oder gleich 10 bar, die Gleitringdichtung balanciert mit dem Belastungsverhältnis B betrieben werden, wobei das Belastungsverhältnis B eine kontrollierte (geringfügige) Öffnung der Gleitringdichtung mit kontrollierter erwünschter Luftleckage erlaubt und somit für den Druckluftbetrieb unter Rotation geeignet ist. Bei Druckbeaufschlagung des Medienhauptkanals mit einem höherviskosen inkompressiblen Medium, z.B Schneidöl oder Hydrauliköl mit einem höheren Druck, insbesondere größer als 10 bar, schaltet sich die Spannvorrichtung ein, wodurch eine Verstärkung der Schließkraft bewirkt wird, die für höherviskoses Schneidöl oder Hydrauliköl geeignet ist und eine exzessive Leckage vermeidet.

Schneidöl kann z.B. eine Viskosität im Bereich von 6 mm ² /s bis 18 mm ² /s und Hydrauliköl eine Viskosität im Bereich von 32 mm ² /s bis 46 mm ² /s (40°C), ggf. sogar bis zu 60 mm ² /s (40°C) aufweisen. Die Drehdurchführung kann mit der aktivierten Spannvorrichtung aber auch mit einem niedrigerviskosen flüssigen Medium, z.B. Kühlschmierstoff (KSS), z.B. mit einer Viskosität im Bereich von 1 mm ² /s bis 3 mm ² /s betrieben werden.

Dadurch kann die Drehdurchführung sowohl mit den kompressiblen Medien als auch mit den inkompressiblen Medien jeweils unter hohen Drehzahlen, z.B. bis größer oder gleich 24.000 min ^·1 betrieben werden, ohne dass die Gleitringe übermäßig erhitzen. Trotzdem kann die Drehdurchführung einerseits im Druckluftbetrieb eine akzeptabel geringe Luftleckagerate aufweisen und andererseits im Wesentlichen leckagefrei mit einem inkompressiblen bzw. flüssigen Medium auch höherer Viskosität arbeiten.

In vorteilhafter Weise entsteht im Druckluftbetrieb zwischen den beiden Dichtflächen der Gleitringe ein kleiner Spalt (kontrolliertes Öffnen der Gleitringdichtung), sodass kein Verschleiß stattfindet und eine gewollte kontrollierte geringfügige Luftleckage austritt. Bei flüssigen Medien mit hoher Viskosität, wie beispielsweise Schneidöl oder Hydrauliköl hingegen werden die beiden Gleitringe mit der verstärkten Schließkraft gegeneinandergepresst, d.h. die Gleitringdichtung wird geschlossen, sodass eine Spaltvergrößerung vermieden wird. Die Drehdurchführung definiert demnach vorzugsweise zumindest zwei Betriebszustände wie folgt:

1. Bei Druckbeaufschlagung mit einem Mediumsdruck unterhalb des Druckschwellenwertes definiert die Drehdurchführung einen Druckgasbetriebszustand für den Betrieb mit einem kompressiblen Medium. In dem Druckgasbetriebszustand ist die Gleitringdichtung minimal geöffnet, um eine kontrollierte Leckage zu ermöglichen. In dem Druckgasbetriebszustand für kompressible Medien ist die Spannvorrichtung nicht aktiviert. Es wirkt also lediglich die erste axiale Kraftkomponente basierend auf dem Belastungsverhältnis.

2. Bei Druckbeaufschlagung mit einem Mediumsdruck oberhalb des Druckschwellenwertes definiert die Drehdurchführung einen Flüssigmediumbetriebszustand für kompressible Medien unter einem hohen Mediumsdruck. In dem Flüssigmediumbetriebszustand ist die Gleitringdichtung geschlossen und die Spannvorrichtung ist aktiviert. Demnach wirken in dem Flüssigmediumbetriebszustand die erste axiale Kraftkomponente basierend auf dem Belastungsverhältnis B und zusätzlich die zweite axiale Kraftkomponente, bewirkt durch die aktivierte Spannvorrichtung, addiert als gemeinsame Schließkraft auf die Gleitringdichtung. Dadurch kann eine hinreichende Dichtigkeit für den Betrieb mit höher viskosen Medien wie Schneidöl oder Hydrauliköl bei einem hohen Mediumsdruck erreicht werden.

Die Umschaltung zwischen dem Druckgasbetriebszustand und dem Flüssigmediumbetriebszustand erfolgt hydraulisch durch den in der Drehdurchführung anliegenden Mediumsdruck.

In vorteilhafter Weise kann somit eine universelle multimedientaugliche Drehdurchführung geschaffen werden, die bei Druckbeaufschlagung mit sehr unterschiedlichen Medien, nämlich kompressiblen Medien einerseits, z.B. Druckluft, und hochviskosen flüssigen Medien andererseits, z.B. Schneidöl oder Hydrauliköl, geeignet ist und zwar mit hoher Standfestigkeit bei hohen Drehzahlen und geringer Leckagerate bei allen der eingesetzten Medien, insbesondere bei flüssigen Medien im Wesentlichen leckagefrei.

Liegt kein Mediumsdruck im Medienhauptkanal an, besteht keine Schließkraft auf die Gleitringdichtung. Optional kann in dem drucklosen Zustand eine Sekundärdichtung den schwebenden Gleitring zurückziehen (sogenannte PopOff@-Funktion). Dadurch besteht im Trockenlauf kein Kontakt der Gleitring-Dichtflächen zueinander und es kann auch ein zeitlich unbegrenzter Trockenlauf unter hohen Drehzahlen stattfinden.

Die Drehdurchführung kann demnach einen dritten Betriebszustand, nämlich den Trockenlaufbetriebszustand definieren. Der Trockenlaufbetriebszustand liegt bei Drucklosigkeit der Drehdurchführung vor, wobei sich die Gleitringdichtung in einem vollständig geöffneten Zustand befindet. In dem vollständig geöffneten Trockenlaufbetriebszustand sind die beiden Gleitringe durch einen hinreichend großen Spalt voneinander entfernt, sodass die Drehdurchführung im Trockenlauf ohne Medium rotieren kann, ohne dass Verschleiß an den Gleitringen entsteht. Die zusätzliche zweite axiale Kraftkomponente, die die Spannvorrichtung auf die Gleitringanordnung ausübt, wenn der Mediumsdruck den vordefinierten Druckschwellenwert überstiegen hat, kann selbst druckunabhängig oder - in dem Druckbereich oberhalb des Druckschwellenwerts - druckabhängig vom Mediumsdruck sein, dort z.B. proportional zu dem Mediumsdruck sein. Die zweite axiale Kraftkomponente kann also im Druckbereich von 0 bar bis zum Druckschwellenwert konstant null betragen und am Druckschwellenwert z.B. unstetig ansteigen und/oder oberhalb des Druckschwellenwerts proportional ansteigen.

Die Spannvorrichtung kann eine oder mehrere Federn aufweisen, welche durch den anliegenden Mediumsdruck in dem Medienhauptkanal gegen das stationäre Gehäuseteil gespannt werden.

Z.B. kann bei Überschreiten eines vorbestimmten Schwellenwertes der Federspannung, die Spannvorrichtung aktiviert werden und dann und nur dann die zusätzliche zweite axiale Kraftkomponente auf die Gleitringanordnung ausüben, d.h. wenn der Schwellenwert der Federspannung überschritten wird.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist der Gleitringträger einen äußeren (Ring-)Flansch auf, an welchem die Spannvorrichtung angreift, um die zusätzliche zweite axiale Kraftkomponente der Spannvorrichtung auf die Gleitringanordnung zu übertragen.

Ferner kann die Spannvorrichtung einen Kraftverteilerring aufweisen, welcher die von der Spannvorrichtung ausgeübte zusätzliche zweite axiale Kraftkomponente ringförmig gleichmäßig auf den Gleitringträger, z.B. auf den Flansch verteilt.

Vorzugsweise weist die Spannvorrichtung einen oder mehrere federbelastete Kolben in dem stationären Gehäuseteil auf, welche von dem Mediumsdruck in der Drehdurchführung betätigt werden und im betätigten Zustand die zweite axiale Kraftkomponente auf die Gleitringanordnung ausüben. Mit anderen Worten wird der zumindest eine Kolben von dem Mediumsdruck gegen die Federkraft gespannt und übt die zusätzliche zweite axiale Kraftkomponente der Spannvorrichtung auf die Gleitringanordnung aus, wenn und nur dann, wenn der Mediumsdruck in der Drehdurchführung den Druckschwellenwert übersteigt.

Hierzu sind vorzugsweise eine oder mehrere axiale Bohrungen in dem stationären Gehäuseteil vorgesehen, in welchen der bzw. die federbelasteten Kolben jeweils axial verschieblich gelagert sind und von dem anliegenden Mediumsdruck gegen die jeweilige Feder gespannt werden.

Vorzugsweise ist der bzw. sind die federbelasteten Kolben in der jeweils zugehörigen axialen Bohrung mittels eines Dichtungsrings gedichtet, so dass das druckbeaufschlagte Medium im Wesentlichen nicht über den bzw. die federbelasteten Kolben entweichen kann Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform greift der Mediumsdruck aus dem Medienhauptkanal an einer rückwärtigen (rotorabgewandten) Stirnfläche des bzw. der Kolben an, um den bzw. die Kolben druckbeaufschlagt in der jeweiligen axialen Bohrung in dem stationären Gehäuseteil gegen die Federbelastung in Richtung der Gleitringdichtung zu verschieben.

Vorzugsweise weist die Spannvorrichtung zumindest zwei oder drei, vorzugsweise zwei bis sechs, vorzugsweise zwei, drei oder vier federbelastete Kolben auf, welche insbesondere gleichmäßig um den Gleitringträger herum in dem stationären Gehäuseteil angeordnet sind. Z.B. kann bereits mit zwei radial gegenüberliegenden federbelasteten Kolben ein symmetrischer Kraftangriff auf die Gleitringanordnung ermöglicht und ein Verkippen der Gleitringanordnung verhindert werden. Ferner hat sich dies in Bezug auf die Rückwärtskompatibilität sowie unter anderem aus Platzgründen innerhalb der Drehdurchführung als vorteilhaft erwiesen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel liegen der bzw. die federbelasteten Kolben axial an dem äußeren Flansch des Gleitringträgers oder axial an dem Kraftverteilerring an, wenn der Druckschwellenwert überschritten ist, um die zusätzliche zweite axiale Kraftkomponente der Spannvorrichtung unmittelbar auf den äußeren Flansch bzw. unmittelbar auf den Kraftverteilerring zu übertragen, was ökonomisch in Bezug auf die räumlichen Verhältnisse innerhalb des stationären Gehäuseteils sein kann.

Beispielsweise weist der stationäre Gehäuseteil einen Anschlag für den bzw. die federbelasteten Kolben auf, welcher den axialen Flub des bzw. der federbelasteten Kolben begrenzt, indem der bzw. die federbelasteten Kolben gegen den jeweils zugehörigen Anschlag anschlagen, wenn der Druckschwellenwert überschritten und die Spannvorrichtung aktiviert ist. Ferner können der bzw. die federbelasteten Kolben jeweils eine Schließkraftaktivierungsfeder aufweisen, welche im aktivierten Zustand der Spannvorrichtung eine konstante mediendruckunabhängige Federkraft auf die Gleitringanordnung ausüben, so dass die von der Spannvorrichtung auf die Gleitringanordnung ausgeübte zusätzliche zweite axiale Kraftkomponente mediumsdruckunabhängig konstant ist, wenn und solange die Spannvorrichtung aktiviert ist.

Der Druckschwellenwert ist vorzugsweise größer als der maximal zulässige Betriebsdruck der Drehdurchführung für Druckluftbetrieb. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Spannvorrichtung im gesamten zulässigen Druckbereich für Druckluftbetrieb nicht aktiviert wird und die Drehdurchführung im Druckluftbetrieb mit dem Belastungsverhältnis und ohne die zusätzliche zweite Kraftkomponente rotiert, so dass sich ein Luftspalt ausbilden und eine kontrollierte Luftleckage stattfinden kann (AutoSense®). FHierzu kann der Druckschwellenwert z.B. größer als 5 bar, vorzugsweise größer oder gleich 10 bar, vorzugsweise zwischen 5 bar und 100 bar, vorzugsweise zwischen 10 und 50 bar, vorzugsweise zwischen 10 bar und 30 bar betragen. Mit anderen Worten ist der Druckschwellenwert vorzugsweise mindestens so hoch gewählt, dass die Schließkraftverstärkungsvorrichtung im Druckluftbetrieb nicht aktiviert wird, d.h. ausgeschaltet bleibt Die Drehdurchführung weist ferner einen Anschlussport zum Anschließen einer Mediendruckleitung auf, um die gewünschten Medien mit einem mediumsspezifischen gewünschten Mediumsdruck in den Medienhauptkanal einzuleiten. Vorzugsweise ist die Drehdurchführung eine Einzelport-Drehdurchführung, weist also lediglich einen einzigen Anschlussport zum Anschließen einer Mediendruckleitung und einen einzigen Medienhauptkanal auf, durch den (alternativ) alle gewünschten verschiedenen Medien durchgeleitet werden. Die Drehdurchführung ist also dazu hergerichtet, dass sowohl kompressible Medien, insbesondere Druckluft als auch inkompressible Medien, insbesondere Schneidöl oder Hydrauliköl, über denselben Anschlussport druckbeaufschlagt in denselben Medienhauptkanal eingeleitet werden können. Dabei werden alle Medien alternativ (nicht gleichzeitig) über denselben Anschlussport eingeleitet und ein Druckanstieg des aktuell anstehenden Mediums über den Druckschwellenwert in dem einzigen Medienhauptkanal bewirkt das hydraulische Einschalten der Spannvorrichtung und/oder der Druckabfall des aktuell anstehenden Mediums in dem einzigen Medienhauptkanal unter einen Druckschwellenwert bewirkt das Ausschalten der Spannvorrichtung

In vorteilhafter Weise kann die Drehdurchführung somit mit einem einzigen Anschlussport zum Anschließen einer Mediendruckleitung auskommen, um alle gewünschten Medien jeweils mit einem zugehörigen mediumsspezifischen gewünschten Mediumsdruck in den Medienhauptkanal einzuleiten und die Drehdurchführung ist trotzdem dazu geeignet, dass sowohl kompressible Medien, insbesondere Druckluft, als auch inkompressible Medien, insbesondere Schneidöl oder Hydrauliköl, über denseiben Anschlussport druckbeaufschlagt in denselben Medienhauptkanal eingeleitet werden können, wobei die Schließkraft der Gleitringdichtung in vorteilhafter Weise bei allen Mediumsdrücken in einem geeigneten Bereich liegt, d.h. kontrollierte Luftleckage bei Druckluftbetrieb oder MMS/MQL mit relativ geringem Mediumsdruck und zuverlässiges Schließen der Gleitringdichtung bei Betrieb mit Schneidöl, Hydrauliköl oder KSS mit relativ hohem Mediumsdruck.

Der Anschlussport ist vorzugsweise ein (ko)axialer Anschlussport. Es soll jedoch in Bezug auf besondere Kundenanforderungen nicht grundsätzlich ausgeschlossen sein, einen radialen Anschlussport und/oder mehrere Anschlussports zu verwenden, obwohl diese für die Multimedientauglichkeit der Drehdurchführung nicht erforderlich sind.

Vorzugsweise verläuft der Medienhauptkanal insbesondere vom Anschlussport bis zur Gleitringdichtung (ko)axial. Vorzugsweise ist der Medienhauptkanal vom Anschlussport bis zur Gleitringdichtung dauerhaft offen, d.h. der koaxiale Medienhauptkanal selbst enthält vorzugsweise kein Ventil, das den Durchfluss der Medien vom Anschlussport durch den Medienhauptkanal in den Rotor-Fluidkanal stören würde. Dadurch kann unter anderem eine unerwünschte Entmischung in dem Medienhauptkanal vermieden werden, z.B., wenn die Drehdurchführung mit Minimalmengenschmierung (MMS/MQL) betrieben wird. Das aktuell gewünschte Medium und den jeweiligen Mediumsdruck stellt der Nutzer an einem Medienverteilnetzwerk außerhalb der Drehdurchführung ein. Hierzu sind außerhalb der Drehdurchführung zumindest zwei Medienquellen, zwei Medienzuleitungen, ein Verteiler und externe Ventile in den Medienzuleitungen für die unterschiedlichen Medien, insbesondere mit unterschiedlicher Viskosität, insbesondere sowohl zumindest ein kompressibles Medium, wie z.B. Druckluft, und zumindest ein inkompressibles flüssiges Medium, wie z.B. Schneidöl, Hydrauliköl oder KSS, umfasst. Die Mediumszuleitungen, insbesondere für Druckluft einerseits und für Schneidöl, Hydrauliköl oder KSS andererseits, sind außerhalb der Drehdurchführung über den Verteiler zusammengeschaltet, um mittels externer Ventile von außerhalb der Drehdurchführung das jeweils gewünschte Medium auszuwählen, und um dieses mit dem gewünschten Mediumsdruck über den einzigen Anschlussport in den, vorzugsweise einzigen, Medienhauptkanal einzuleiten. D.h. alle zugelassenen Medien werden außerhalb der Drehdurchführung alternativ ein- und ausgeschaltet und vorzugsweise über denselben Anschlussport alternativ, also zeitlich nacheinander, in die Drehdurchführung eingeleitet.

Vorzugsweise beträgt das Belastungsverhältnis der der Gleitringdichtung im Bereich von etwa 0,40 bis 0,65, vorzugsweise im Bereich von etwa 0,45 bis 0,60, vorzugsweise im Bereich von etwa 0,47 bis 0,60, vorzugsweise im Bereich von etwa 0,50 bis etwa 0,57. Das ermöglicht im Druckluftbetrieb ein kontrolliertes Öffnen der Gleitringdichtung und damit eine kontrollierte Luftleckage, die nicht übermäßig groß ist.

Der Gleitringträger ist bevorzugt mittels einer elastomeren Sekundärdichtung in dem stationären Gehäuseteil axial verschieblich gelagert und gedichtet. Die Sekundärdichtung kann z.B. einen Elastomerring umfassen, welcher auf dem Außendurchmesser des Gleitringträgers angeordnet ist und z.B. einen U-förmigen Querschnitt aufweist. Beim druckbeaufschlagten Schließen der Gleitringdichtung kann die Sekundärdichtung axial gespannt werden und kann beim Drucklosstellen den Gleitringträger mit dem Statorgleitring von dem Rotor-Gleitring wegziehen, um die Gleitringdichtung für den Trockenlauf hinreichend weit zu öffnen (sogenannte PopOff®-Funktion). Das Öffnen der Gleitringdichtung im Trockenlauf kann also z.B. durch Rückformung des Elastomerrings unterstützt werden. Dies kann zu einem praktisch unbegrenzten verschleißfreien Trockenlauf bei hohen Drehzahlen beitragen.

Vorzugsweise ist zumindest einer der beiden Gleitringe, insbesondere sind beide Gleitringe der Gleitringdichtung als Siliziumcarbid-Gleitring (SiC) ausgebildet.

Die Drehdurchführung wird beispielsweise wie folgt angeschlossen und betrieben:

Der Benutzer schließt eine externe Druckgasquelle über eine externe Druckgaszuleitung und einen externen Verteiler, z.B. ein Mehrwegeventil, an den Anschlussport der Drehdurchführung sowie ein externes Medienreservoir mit einem inkompressiblen flüssigen Medium, wie z.B. Öl, insbesondere Schneidöl oder Hydrauliköl mit einer Viskosität von größer oder gleich 6 mm ² /s, oder KSS, über eine externe Flüssigmediumdruckzuleitung und über den externen Verteiler an denselben Anschlussport der Drehdurchführung an. Im Betrieb wird dann in einem ersten Zeitintervall über die Druckgaszuleitung und den Anschlussport Druckgas, z.B. Druckluft, mit einem niedrigeren Druck als das Öl oder der Kühlschmierstoff, insbesondere mit einem Druck von kleiner oder gleich 10 bar, in den Medienhauptkanal eingeleitet, wobei die Spannvorrichtung nicht aktiviert ist und die Drehdurchführung mit dem Druckgas und mit einer Schließkraft auf die Gleitringdichtung rotiert, die durch das Belastungsverhältnis der Gleitringdichtung definiert wird und eine kontrollierte Gasleckage stattfindet, und wobei später das Druckgas wieder abgeschaltet wird.

In einem zweiten nachfolgenden Zeitintervall wird über die Flüssigmediumdruckzuleitung, den externen Verteiler und denselben Anschlussport das inkompressible flüssige Medium, insbesondere Schneidöl oder Hydrauliköl mit einer Viskosität von größer oder gleich 6 mm ² /s oder Kühlschmierstoff, mit einem höheren Druck als das Druckgas, insbesondere mit einem Druck von größer als 10 bar, in den Medienhauptkanal eingeleitet, wobei die Spannvorrichtung durch den anstehenden höheren Druck des flüssigen Mediums aktiviert wird, also hydraulisch eingeschaltet wird, und die Drehdurchführung mit dem flüssigen Medium und mit einer addierten Schließkraft auf die Gleitringdichtung rotiert, wobei sich die addierte Schließkraft aus der ersten axialen Kraftkomponente und der zusätzlichen zweiten axialen Kraftkomponente zusammensetzt, wobei die erste axiale Kraftkomponente durch das Belastungsverhältnis von dem Flüssigkeitsdruck erzeugt wird und die zusätzliche zweite axiale Kraftkomponente von der aktivierten Spannvorrichtung erzeugt wird. Später wird das inkompressible flüssige Medium wieder abgeschaltet, wodurch die Spannvorrichtung wieder deaktiviert wird.

Somit kann die Drehdurchführung über denselben Anschlussport und denselben Medienhauptkanal nacheinander mit unterschiedlichen Medien, einschließlich sowohl kompressiblen als auch inkompressiblen Medien, mit den jeweils geeigneten Drücken betrieben werden und in Ansprechen auf den Anstieg des Mediumsdrucks über den Druckschwellenwert schaltet die Spannvorrichtung ein, um die Schließkraft zu verstärken.

Anschließend kann in einem dritten Zeitintervall die Drehdurchführung ohne Medium im Trockenlauf rotieren, wobei die Spannvorrichtung nicht aktiviert ist und die Gleitringdichtung insbesondere von der Sekundärdichtung, z.B. von dem U-Cup-Ring, geöffnet gehalten wird.

Das rückwärtige, von der Gleitringdichtung entfernte Ende des Gleitringträgers mündet vorzugsweise in den Arbeitsraum bzw. Medienhauptkanal, welcher insbesondere koaxial mit dem Rotor, der Gleitringdichtung und/oder dem Gleitringträger verläuft. Der Rotor weist vorzugsweise nur einen einzigen zentralen Rotor-Fluidkanal auf. Ferner vorzugsweise weist die Drehdurchführung nur eine einzige axiale Gleitringdichtung auf.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können. Kurzbeschreibunq der Figuren

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Drehdurchführung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit geöffneter Gleitringdichtung,

Fig. 2 wie Fig. 1 , aber mit der Gleitringdichtung im Zustand für Druckluftbetrieb und nicht aktivierter Spannvorrichtung,

Fig. 3 wie Fig. 1, aber mit geschlossener Gleitringdichtung für den Betrieb mit inkompressiblen Medien und aktivierter Spannvorrichtung,

Fig. 4 eine Ausschnittsvergrößerung der Gleitringanordnung und der Spannvorrichtung aus Fig. 1,

Fig. 5 eine Ausschnittsvergrößerung der Gleitringanordnung und der Spannvorrichtung aus Fig. 2,

Fig. 6 eine Ausschnittsvergrößerung der Gleitringanordnung und der Spannvorrichtung aus Fig. 3,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine Drehdurchführung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit geöffneter Gleitringdichtung,

Fig. 8 wie Fig. 7, aber mit der Gleitringdichtung im Zustand für Druckluftbetrieb und nicht aktivierter Spannvorrichtung,

Fig. 9 wie Fig. 7, aber mit geschlossener Gleitringdichtung für den Betrieb mit inkompressiblen Medien und aktivierter Spannvorrichtung,

Fig. 10 eine Ausschnittsvergrößerung der Gleitringanordnung und der Spannvorrichtung aus Fig. 7,

Fig. 11 eine Ausschnittsvergrößerung der Gleitringanordnung und der Spannvorrichtung aus Fig. 8,

Fig. 12 eine Ausschnittsvergrößerung der Gleitringanordnung und der Spannvorrichtung aus Fig. 9,

Fig. 13 einen Längsschnitt durch eine Drehdurchführung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit geöffneter Gleitringdichtung,

Fig. 14 wie Fig. 13, aber mit der Gleitringdichtung im Zustand für Druckluftbetrieb und nicht aktivierter Spannvorrichtung,

Fig. 15 wie Fig. 13, aber mit geschlossener Gleitringdichtung für den Betrieb mit inkompressiblen Medien und aktivierter Spannvorrichtung,

Fig. 16 eine Ausschnittsvergrößerung der Gleitringanordnung und der Spannvorrichtung aus Fig. 13,

Fig. 17 eine Ausschnittsvergrößerung der Gleitringanordnung und der Spannvorrichtung aus Fig. 14,

Fig. 18 eine Ausschnittsvergrößerung der Gleitringanordnung und der Spannvorrichtung aus Fig. 15,

Fig. 19 eine schematische Darstellung der Durchmesserverhältnisse einer Gleitringanordnung mit schwebendem Gleitring zur Berechnung des Belastungsverhältnisses B,

Fig. 20 eine schematische Darstellung eines externen Medienverteilnetzwerks.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung Bezugnehmend auf die Fig. 1 bis 18 weist die Durchführung 10 rückwärtig einen stationären Gehäuseteil 12 auf, welcher in den vorliegenden Beispielen mehrteilig ausgebildet ist. Ein Rotor 16, in diesen Beispielen in Form einer Hohlwelle, zur Verbindung mit einer Maschinenspindel 18, ist mit primären Wälzlagern, z.B. Kugellagern 14 rotierend in dem stationären Gehäuseteil 12 gelagert. Die Drehdurchführung 10 weist insbesondere einen einzigen Medienhauptkanal 20 in dem stationären Gehäuseteil 12 und einen einzigen Anschlussport 22 auf, z.B. mit einem einzigen Einschraubfitting 24 zum Verbinden mit geeigneten Schlauch- oder Rohrsystemen, um die gewünschten fluiden Medien in den stationären Gehäuseteil 12 der Drehdurchführung 10 unter Druckbeaufschlagung über denselben Anschlussport 22 in denselben sich koaxial zur Rotationsachse X der Drehdurchführung 10 erstreckenden Medienhauptkanal 20 einzuleiten. Dabei wird der Medienhauptkanal 20 alternativ und nicht gleichzeitig mit dem jeweils aktuell gewünschten Medium aus einer Gruppe der geeigneten Medien druckbeaufschlagt. Die Gruppe der geeigneten Medien umfasst dabei sowohl kompressible als auch inkompressible Medien. Die Gruppe der geeigneten Medien kann insbesondere einerseits Druckluft, Mindermengenschmierung bzw. Minimalmengenschmierung (MMS/MQL) als kompressible Medien, sowie andererseits Kühlschmierstoff (KSS), Schneidöl und/oder Hydrauliköl als inkompressible Medien umfassen. Die Drehdurchführung ist dabei insbesondere zumindest mit Druckluft einerseits und einem Öl, z.B. Schneidöl oder Hydrauliköl, andererseits betreibbar.

Der stationäre Gehäuseteil 12 und der Rotor 16 sind mittels einer axialen Gleitringdichtung 30 gedichtet. Die Gleitringdichtung 30 umfasst eine Gleitringanordnung 32 mit einem axial verschieblichen Gleitringträger 34 und einem an dem Gleitringträger 34 befestigten Gleitring 36. Der Gleitring 36 des Stators oder kurz Statorgleitring 36 dichtet mit seiner rotorseitigen axialen ringförmigen Dichtfläche 36a gegen eine rückwärtige axiale ringförmige Dichtfläche 38a des komplementären Gleitrings 38 des Rotors 16. Der Gleitring 38 des Rotors 16 oder kurz Rotorgleitring 38 ist an der statorseitigen Stirnseite 16a des Rotors 16 befestigt, in diesen Beispielen in eine Ringnut 42 eingepresst und/oder eingeklebt, wobei jedoch auch andere Befestigungstechniken möglich sind.

Der Gleitringträger 34 des Statorgleitrings 36 ist beispielsweise als Hohlkolben 44 ausgebildet und ist insbesondere verdrehsicher, aber axial beweglich, in dem stationären Gehäuseteil 12 gelagert. Der Gleitringträger 34 weist einen rotorseitigen Flansch 46 auf, der in einer korrespondierenden rotorseitigen Aussparung 48 in dem stationären Gehäuseteil 12 verdrehsicher beherbergt ist. Die Verdrehsicherung kann z.B. über zwei axiale Stifte im stationären Gehäuseteil 12 realisiert sein, welche in gegenüberliegenden Nuten am Gleitringträgerflansch 46 einen Formschluss erzeugen (in den Figuren der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt). Der Statorgleitring 36 ist stirnseitig am rotorseitigen Ende 34a des Gleitringträgers 34 bzw. Hohlkolbens 44 befestigt, z.B. eingepresst oder geklebt, wobei jedoch auch andere Befestigungstechniken möglich sind. In den vorliegenden Beispielen ist der Statorgleitring 36 beispielhaft in einer Aussparung 52 des Gleitringträgers 34, genauer des Flansches 46, dauerhaft befestigt.

Das Schließen der Gleitringdichtung 30 kann in dem vorliegenden Beispiel durch eine innere Blende 45 in der axialen Bohrung 47 des Hohlkolbens 44 verbessert werden.

Vorzugsweise ist der stationäre Gehäuseteil 12 als ein mehrteiliges Durchführungsgehäuse ausgebildet, sodass aufgrund des modularen Aufbaus eine einfache Adaptierbarkeit an vorhandene Gehäuseformen möglich ist. In den vorliegenden Beispielen ist der stationäre Gehäuseteil 12 dreiteilig und umfasst ein Rotorgehäuse 12a, in welchem der Rotor 16 mittels der Kugellager 14 gelagert ist, ein Zwischengehäuseteil 12b, in welchem die Gleitringanordnung 32 axial verschieblich gelagert ist und in welchem die Spannvorrichtung 100 angeordnet ist und ein rückwärtiges Gehäuseteil 12c, in welchem sich der Medienhauptkanal 20 axial erstreckt und in den der Anschlussport 22 axial hineinführt. Es sind jedoch auch andere Gehäuseformen möglich.

Die Gleitringe 36, 38 bestehen vorzugsweise beide aus Siliziumkarbid (SiC), sodass häufig von einer SiC-SiC- Gleitringdichtung 30 gesprochen wird. Eine SiC-SiC-Gleitringdichtung 30 ist langlebig und weist hervorragende Dichteigenschaften im Betrieb mit flüssigen gut schmierenden Medien auf. Manche herkömmliche Drehdurchführungen haben jedoch bei Betrieb mit Druckluft oder im Trockenlauf mit Siliziumkarbiddichtungen Standfestigkeitsprobleme. SiC-Gleitringe können z.B., wenn sie ohne Schmiermittel laufen und nicht hinreichend voneinander getrennt sind, überhitzen, was bis zum Totalausfall der Drehdurchführung führen kann. Dies kann mit der vorliegenden Erfindung vermieden werden. Es können allerdings auch andere Materialien für die Gleitringe 36, 38, wie z.B. Carbon-Graphite (CG), also z.B. eine CG-SiC-Gleitringdichtung, oder Wolframkarbid/Tungsten Carbide (TC) in Betracht gezogen werden.

Die Gleitringanordnung 32, in diesem Beispiel des Stators oder kurz Statorgleitringanordnung 32 bzw. der Hohlkolben 44, ist mittels einer Sekundärdichtung 60 axial verschieblich in dem stationären Gehäuseteil 12 gelagert. Die Sekundärdichtung 60 umfasst in diesen Beispielen einen Sekundärdichtring 64 in Form einer elastomeren Ringdichtung. Die elastomere Ringdichtung 64 weist in den vorliegenden Beispielen einen U-förmigen Querschnitt mit einer hochdruckseitig offenen Nut 66 auf, die mit dem Medienhauptkanal 20 in Fluidverbindung steht. Diese Ringdichtung 64 wird daher manchmal auch als U-Cup-Ring bezeichnet.

Die Lagerung des Gleitringträgers 34 bzw. Hohlkolbens 44 mittels der elastomeren Ringdichtung 64 ermöglicht der Gleitringanordnung 32 bzw. dem Statorgleitring 36 eine begrenzte axiale Beweglichkeit, um die axiale Gleitringdichtung 30 schließen und wieder öffnen zu können. Typischerweise ist die Gleitringdichtung 30 beim Betrieb mit druckbeaufschlagten fluiden Medien mit flüssigen Schmierstoffanteilen, wie zum Beispiel KSS, Schneidöl oder Hydrauliköl, geschlossen, sodass allenfalls eine minimale ggf. tröpfchenweise Leckage (sog. Schwitzen) anfällt. Solche Medien sorgen bei geschlossener Gleitringdichtung 30 für ausreichend Schmierung zwischen den beiden Siliziumcarbid-Gleitflächen 36a, 38a. Im Trockenlauf oder im Druckluftbetrieb im geschlossenen Zustand könnten die beiden Siliziumcarbid-Gleitringe 36, 38 jedoch aneinander reiben und sich übermäßig erwärmen. Um dies zu vermeiden, öffnet die Gleitringdichtung 30 bei Drucklosstellung oder im Druckluftbetrieb, indem der Gleitringträger 34 bzw. Hohlkolben 44 mit dem Statorgleitring 36, d.h. die Gleitringanordnung 32, sich von dem Rotorgleitring 38 löst und geringfügig axial von diesem axial wegbewegt, in den vorliegenden Figuren also nach rechts. Die elastomere Sekundärdichtung 60 erfüllt somit eine Doppelfunktion für die Gleitringanordnung 32, nämlich als axial verschiebliche Lagerung einerseits und als Dichtung in dem stationären Gehäuseteil 12 gegenüber der Druckbeaufschlagung mit fluidem Medium von der stationären Seite her andererseits.

Die Gleitringanordnung 32 weist aufgrund der Lagerung mittels des elastomeren Dichtrings 64 ggf. auch eine geringfügige Verkippbarkeit auf, sodass die Dichtflächen 36a, 38a der beiden Gleitringe 36, 38 der Gleitringdichtung als Primärdichtung 30 im druckbeaufschlagten Zustand perfekt plan aneinander liegen und eine entsprechend gute Dichtwirkung erzeugen können. Ein solcher axial verschieblich gelagerter und ggf. geringfügig verkippbarer Statorgleitring 36 wird in der Fachwelt auch als schwebender Gleitring bezeichnet.

Bezugnehmend auf die Fig. 19 wird das Belastungsverhältnis B eines schwebenden Gleitrings durch das Flächenverhältnis FH/F von hydraulisch oder pneumatisch belasteter Fläche FH zur Kontaktfläche F zwischen den beiden Gleitringen 36, 38 definiert. Somit lässt sich das Belastungsverhältnis B anhand der Durchmesser D1, D2 und D3 geometrisch wie folgt berechnen:

F _H Dl ² — D3 ^{2 B ~} Ύ ^~ D2 ² — D3 ² wobei D1 der Außendurchmesser bzw. Wirkdurchmesser des druckbelasteten Gleitringträgers, D2 der Außendurchmesser der Kontaktfläche der Gleitringdichtung und D3 der Innendurchmesser der Kontaktfläche der Gleitringdichtung ist.

Wenn kein Mediumsdruck anliegt, wird die Statorgleitringanordnung 32 von der Sekundärdichtung 60 zurückgezogen (in den Figuren nach rechts), wodurch die Gleitringanordnung 30 vollständig geöffnet wird, so dass die Gleitringdichtung 30 im Trockenlauf ohne Medium mit ausreichendem Abstand der beiden Gleitringe 36, 38 voneinander rotieren kann. In diesem vollständig geöffneten Zustand (Fig. 1, 4, 7, 10, 13, 16) der Gleitringdichtung 30 besteht also ein hinreichend großer Spalt 39 zwischen den Gleitringen 36, 38 für den Trockenlauf ohne Medium.

Wenn der Medienhauptkanal 20 mit Druckluft beaufschlagt wird, geschieht dies mit einem niedrigen Mediumsdruck, z.B. mit einem zulässigen Maximaldruck von 10 bar, sodass der Druckschwellenwert ps nicht überschritten und die Spannvorrichtung bzw. Schließkraftverstärkungsvorrichtung 100 nicht aktiviert wird. Dadurch wirkt an der Gleitringdichtung 30 nur die schließende erste axiale Kraftkomponente K1 auf die Gleitringanordnung 32, die durch das Belastungsverhältnis B erzeugt wird, welches bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa 0,5 bis 0,57 beträgt. Durch das relativ kleine Belastungsverhältnis B bildet sich ein kleiner Dichtungsspalt 40, der eine kontrollierte Luftleckage erlaubt, was Verschleiß an den Dichtflächen verhindert. Wenn der Medienhauptkanal 20 mit Minimalmengenschmierung (MMS/MQL) beaufschlagt wird, erfolgt dies vorzugsweise ebenfalls mit einem Mediumsdruck unterhalb des Druckschwellenwerts ps. Dadurch wird auch nur die erste axiale Kraftkomponente wirksam, welche für MMS/MQL hinreichend ist, um die MMS/MQL im Wesentlichen leckagefrei in den Fluidkanal 17 des Rotors 16 fließen zu lassen. Fig. 2, 5, 8, 11, 14, 17 zeigen den Betriebszustand der Gleitringdichtung im Druckluftbetrieb, wobei der Dichtungsspalt 40 im Druckluftbetrieb ist so klein, dass er in den Figuren nicht darstellbar ist.

Die Spannvorrichtung 100 ist in dem stationären Gehäuseteil 12 eingebaut, und zwar in den vorliegenden Beispielen rückwärtig des Flansches 46 des Gleitringträges 34. Die Spannvorrichtung 100 umfasst im vorliegenden Beispiel zwei radial gegenüberliegende Druckkolben 102, welche in zugehörigen Bohrungen 104 in dem stationären Gehäuseteil 12 axial verschieblich angeordnet sind. Die Druckkolben 102 werden jeweils von einer Druckfeder 106 entgegen dem Mediumsdruck, im vorliegenden Beispiel nach rechts, in einem nicht aktivierten Zustand gehalten, solange der Mediumsdruck den vordefinierten Druckschwellenwert nicht übersteigt. Die Druckkolben 102 sind also mit öffnenden Druckfedern 106 in dem stationären Gehäuseteil 12 untergebracht.

Der Medienhauptkanal 20 steht in Fluidkommunikation mit einem rückwärtigen Druckraum 108 derart, dass bei Druckbeaufschlagung des Medienhauptkanals 20 der Mediumsdruck über den rückwärtigen Druckraum 108 auf die jeweilige rückwärtige rotorabgewandte Stirnseite 112 der Druckkolben 102 wirkt und die Druckkolben 102 in Schließrichtung der Gleitringdichtung 30 gegen die Federn 106 spannt. Die Druckkolben 102 sind jeweils mittels einer Dichtung 114 in der zugehörigen Bohrung 104 gedichtet, sodass der in dem Druckraum 108 anliegende Mediumsdruck eine druckproportionale axiale Kraftkomponente auf die Druckkolben 102 gegen die Federspannung der Feder 106 ausübt. Die Federspannung der Feder 106 ist nun derart gewählt, dass die Druckkolben 102 nicht aktiviert sind, d.h. keine Kraft auf die Gleitringanordnung 32 ausüben, solange der Mediumsdruck unterhalb des vordefinierten Druckschwellenwertes ps liegt.

Die Flächenverhältnisse des Druckkolbens 102 und die Federkraft der Feder 106 sind also derart gewählt, dass die Druckkolben 102 unterhalb des Druckschwellenwerts ps, wie in den Fig. 2, 5, 8, 11, 14, 17 dargestellt, keine Kraft auf die Statorgleitringanordnung 32 ausüben, und sich die Spannvorrichtung 100 somit in einem nicht aktivierten Zustand befindet. In diesem nicht aktivierten Zustand der Spannvorrichtung 100 wird die Schließkraft der Gleitringdichtung 30 durch den Mediumsdruck ausschließlich entsprechend dem Belastungsverhältnis der Gleitringdichtung 30 also basierend auf dem Flächenverhältnis FH/F auf die Gleitringdichtung 30 als schließende erste axiale Kraftkomponente K1 bewirkt.

Bezugnehmend auf die Fig. 3, 6, 9, 12, 15, 18 kann die Drehdurchführung über denselben Anschlussport 22 und denselben Medienhauptkanal 20 mit einem erheblich höheren Mediumsdruck, z.B. bis 140 bar, 210 bar oder ggf. höher, mit einem inkompressiblen flüssigen Medium, zum Beispiel Schneidöl, Hydrauliköl oder Kühlschmierstoff beaufschlagt werden. Sobald der Mediumsdruck des inkompressiblen Mediums über den Druckschwellenwert ps, von in diesem Beispiel etwa 10 bar, steigt, übersteigt die gegen die Federkraft der Federn 106 durch den Mediumsdruck auf die Druckkolben 102 wirkende Kraft einen Schwellenwert der Federkraft der Federn 106 dahingehend, dass die Druckkolben 102 als Druckstempel gegen den Flansch 46 des Gleitringträgers 34 drücken und diesen mit einer schließenden zweiten axialen Kraftkomponente K2 zusätzlich zu der ersten axialen Kraftkomponente K1 beaufschlagen. Dadurch wird die Gesamt-Schließkraft auf die Gleitringdichtung 30 über diejenige Schließkraft hinaus verstärkt, die durch das Belastungsverhältnis B bewirkt wird.

Wenn der Mediumsdruck, insbesondere bei KSS oder Schneidöl-/Hydraulikölanwendung, also den vordefinierten Druckschwellenwert ps übersteigt, wird die Spannvorrichtung 100 aktiviert und übt die zusätzliche schließende zweite axiale Kraftkomponente K2 auf die Gleitringdichtung 30 aus. Der Druckschwellenwert ps ist in den vorliegenden Beispielen gleich oder etwas größer gewählt, als der maximal zulässige Druck für Druckluft, also ps ^ 10 bar.

Die Spannvorrichtung 100 wirkt also als Schließkraftverstärkungsvorrichtung, die in Ansprechen auf das Überschreiten des Mediumsdrucks in dem Medienhauptkanal 20 über den Druckschwellenwert ps aktiviert wird und unterhalb des Druckschwellenwertes ps nicht aktiviert ist. Die Ansteuerung der Spannvorrichtung 100 bzw. Schließkraftverstärkungsvorrichtung wird in den vorliegenden Ausführungsbeispielen über die mit einem Mediumsdruck oberhalb des Druckschwellenwerts ps _„ z.B. 10 bar, beaufschlagten federbelasteten Druckkolben 102 bewerkstelligt.

Nach dem Abschalten des Mediums können die Gleitringe 36, 38 durch die Pop-Off®-Funktion wieder getrennt werden.

In dem in Fig. 1-6 dargestellten Ausführungsbeispiel kraftbeaufschlagen rotorseitige Stirnseiten 116 der Druckkolben 102 unmittelbar den Gleitringträger 34, bzw. genauer unmittelbar den Flansch 46 des Gleitringträgers 34 mit der zweiten axialen Kraftkomponente K2. Dabei ist die zweite axiale Kraftkomponente K2, die durch die Spannvorrichtung 100 bewirkt wird, ebenso wie die erste axiale Kraftkomponente, die durch das Belastungsverhältnis B bewirkt wird, jeweils proportional zum anliegenden Mediumsdruck.

Bezugnehmend auf das in Fig. 7-12 dargestellte Ausführungsbeispiel kann die Spannvorrichtung 100 ferner einen Kraftverteilerring 122 aufweisen, auf welchen die Druckkolben 102 die zweite axiale Kraftkomponente K2 ausüben. Dabei kommen die Stirnseiten 116 der Druckkolben 102 bei Überschreiten des Druckschwellenwertes ps mit einem äußeren Ringbereich 124 des Kraftverteilerrings 122 in Kontakt, um den Kraftverteilerring 122 mit der zweiten axialen Kraftkomponente K2 zu beaufschlagen.

Der Kraftverteilerring 122 weist einen der Gleitringdichtung 30 zugewandten ringförmig kraftverteilenden Ringvorsprung 126 auf, welcher mit dem Flansch 46 in Kontakt steht, wenn die Spannvorrichtung 100 aktiviert ist. Der Kraftverteilerring 122 vermittelt also die von den Druckkolben 102 ausgeübte zweite axiale Kraftkomponente auf den Gleitringträger 34, bzw. dessen Flansch 46. Hierdurch kann die zweite axiale Kraftkomponente gleichmäßig umlaufend um die Rotationsachse X auf den Gleitringträger 34 bzw auf den schwebenden Gleitring 38 übertragen werden, ohne unerwünschte Kippmomente zu erzeugen. Außerdem kann die Krafteinleitung auf den Gleitringträger 34 über den Ringvorsprung 126 gegenüber der radialen Position der Druckkolben 102 radial nach innen verlegt werden. Hierdurch kann die Verformung des Gleitringträgers 34 reduziert bzw. verhindert werden.

Der Kraftverteilerring 122 ist dabei axial beweglich in dem stationären Gehäuseteil 12, insbesondere axial beweglich relativ zu dem Gleitringträger 34 und axial beweglich zu den Druckkolben 102 gelagert. Der Kraftverteilerring 122 umgibt den Gleitringträger 34 beispielsweise ringförmig koaxial.

In dem Betriebszustand für Druckluftbetrieb (Fig. 8 und 11) findet insbesondere keine Berührung des Kraftverteilerrings 122 mit der Gleitringanordnung 32 statt. In dem in Fig. 9 und 12 dargestellten Betriebszustand bei Druckbeaufschlagung mit einem kompressiblen Medium oberhalb des Druckschwellenwertes ps drücken die Druckkolben 102 mit einer resultierenden Kraft, bewirkt durch den Mediumsdruck auf die Druckkolben 102 über den Kraftverteilerring 122 auf die Gleitringanordnung 32. Die hierdurch erzeugte zweite axiale Kraftkomponente K2 verhält sich dabei ebenfalls proportional zum Mediumsdruck

Bezugnehmend auf das in Fig 13-18 dargestellte Ausführungsbeispiel können die Druckkolben 102 jeweils eine Schließkraftaktivierungsfeder 132 aufweisen, welche an der der Gleitringdichtung 30 zugewandten Stirnseite der Druckkolben 102 angeordnet sind. Beispielsweise sind kleinere Schließkraftaktivierungsfedern 132 in stirnseitigen Bohrungen 134 der Druckkolben 102 eingelassen.

Solange der Mediumsdruck unterhalb des Druckschwellenwertes ps bleibt, ist die Spannvorrichtung 100 nicht aktiv und die Schließkraftaktivierungsfedern 132 üben keine Kraft auf den Flansch 46 des Gleitringträgers 34 aus. Wenn der Mediumsdruck in dem Medienhauptkanal 20 und dem Druckraum 108 den Druckschwellenwert ps in hinreichendem Maße überschritten hat, haben sich die Druckkolben 102 entgegen der Federkraft der Federn 106 axial in Richtung der Gleitringdichtung 30 bewegt und die Schließkraftaktivierungsfeder übt die zweite axiale Kraftkomponente über den Gleitringträger 34, im vorliegenden Beispiel über den Flansch 46 auf den schwebenden Gleitring 36 aus. Die Druckkolben 102 schlagen in diesem Ausführungsbeispiel bei hinreichendem Überschreiten des Druckschwellenwertes ps gegen einen Anschlag 136 an, und die zweite axiale Kraftkomponente K2 wird dann ausschließlich durch die Schließkraftaktivierungsfedern 132 auf den Gleitringträger 34 ausgeübt. Dadurch steigt die zweite axiale Kraftkomponente K2 nicht weiter an, auch wenn der Mediumsdruck in dem Medienhauptkanal 20 weiter ansteigt. Sobald der Druckschwellenwert ps also in hinreichendem Maß überschritten ist, bleibt die zweite axiale Kraftkomponente druckunabhängig konstant, bewirkt durch die konstante Federspannung der Schließkraftaktivierungsfedern 132. Wenn der Mediumsdruck in dem Medienhauptkanal 20 und dem Druckraum 108 mit einem Druck erheblich größer als der Druckschwellenwert ps auf die Druckkolben 102 wirkt, üben die Schließkraftaktivierungsfedern 132 also eine konstante druckunabhängige zweite axiale Kraftkomponente K2 auf die Gleitringanordnung 32 aus. Wie bei den Ausführungsbeispielen in Fig. 1-12 sind die Druckkolben 102 mittels der öffnenden Druckfedern 106 in dem stationären Gehäuseteil 12 untergebracht. Im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen in Fig. 1-12 ist der Hub der Druckkolben 102 bei dem in Fig. 13-18 dargestellten Ausführungsbeispiel jedoch durch den Anschlag 136 begrenzt und kann auch bei Druckbeaufschlagung mit Drücken weit oberhalb des Druckschwellenwertes ps bis maximal an den Anschlag 136 innerhalb des stationären Gehäuseteils 12 ausfahren. Wenn der Anschlag 136 erreicht ist, wirken zeitgleich die Schließkraftaktivierungsfedern 132 mit einer konstanten Kraft auf die Gleitringanordnung 32. Die Federkraft der Schließkraftaktivierungsfedern 132 beträgt zum Beispiel 5 N pro Feder. Es sind wie bei den anderen Ausführungsbeispielen ein oder mehrere Druckkolben 102, z.B. zwei bis sechs, vorzugsweise zwei bis vier Druckkolben 102 platztechnisch möglich. Beispielsweise können drei oder vier Druckkolben 102 ggf. mit Schließkraftaktivierungsfedern 132 ringförmig um den Gleitringträger 34 angeordnet werden.

In dem in Fig. 14 und 17 dargestellten nicht aktivierten Zustand unterhalb des Druckschwellenwertes ps, zum Beispiel im Druckluftbetrieb, findet keine Berührung zwischen den Schließkraftaktivierungsfedern 132 und dem Flansch 46 statt.

Zusammenfassend weist die Drehdurchführung 10 demnach vorzugsweise zumindest drei Betriebszustände wie folgt auf:

1. Bei Drucklosigkeit definiert die Drehdurchführung 10 einen vollständig geöffneten Zustand der Gleitringdichtung 30 (Trockenlaufbetriebszustand). In dem vollständig geöffneten Trockenlaufbetriebszustand sind die beiden Gleitringe 36, 38 mit einem hinreichend großen Spalt 39 voneinander entfernt, sodass die Drehdurchführung 10 im Trockenlauf ohne Medium rotieren kann, ohne dass Verschleiß an den Gleitringen 36, 38 entsteht.

2. Bei Druckbeaufschlagung mit einem Mediumsdruck unterhalb des Druckschwellenwertes ps definiert die Drehdurchführung einen Betriebszustand für den Betrieb mit einem kompressiblen Medium (Druckgasbetriebszustand). In diesem Druckgasbetriebszustand ist die Gleitringdichtung nur noch minimal geöffnet, lediglich um eine kontrollierte (Luft-)Leckage zu ermöglichen. Der Dichtungsspalt 40, der die kontrollierte (Luft-)Leckage erlaubt, ist so klein, dass er in den entsprechenden Fig. 2, 5, 8, 11, 14, 17 nicht zu erkennen ist. In dem Druckgasbetriebszustand für kompressible Medien ist die Spannvorrichtung 100 nicht aktiviert. Es wirkt lediglich die erste axiale Kraftkomponente K1 auf die Gleitringdichtung 30.

3. Bei Druckbeaufschlagung mit einem Mediumsdruck oberhalb des Druckschwellenwertes ps definiert die Drehdurchführung einen Betriebszustand für kompressible Medien unter einem hohen Mediumsdruck (Flüssigmediumbetriebszustand). In dem in den Fig. 3, 6, 9, 12, 15, 18 dargestellten Flüssigmediumbetriebszustand ist die Gleitringdichtung geschlossen und die Spannvorrichtung 100 ist aktiviert. Demnach wirken in dem Flüssigmediumbetriebszustand die erste axiale Kraftkomponente basierend auf dem Belastungsverhältnis B und zusätzlich die zweite axiale Kraftkomponente, bewirkt durch die aktivierte Spannvorrichtung 100, addiert als gemeinsame Schließkraft auf die Gleitringdichtung 30. Dadurch kann eine hinreichende Dichtigkeit auch für den Betrieb mit höher viskosen Medien wie Schneidöl oder Hydrauliköl bei einem hohen Mediumsdruck erreicht werden. Bei Betrieb mit Kühlschmierstoff wäre die

Aktivierung der Spannvorrichtung 100 aufgrund der niedrigeren Viskosität vermutlich nicht zwingend notwendig, sie ist aber auch nicht schädlich.

Daher kann mit der ausschließlich vom anliegenden Mediumsdruck aktivierten Spannvorrichtung 100 eine gezielte Schließkraftverstärkung bewirkt werden. Die Schließkraftverstärkung wird dadurch bewirkt, dass der Mediumsdruck innerhalb der Drehdurchführung 10 den Druckschwellenwert ps übersteigt und die Spannvorrichtung 100 in Ansprechen auf das Überschreiten des Druckschwellenwerts ps aktiviert wird, wodurch die zweite axiale Kraftkomponente K2 auf die Gleitringdichtung 30 aktiviert wird. In dem Druckgasbetriebszustand entsteht somit z.B im Druckluftbetrieb eine gewisse Luft-Leckagerate an der Gleitringdichtung 30, die bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen etwa 15-20 Normliter pro Minute betragen kann, mithin also erheblich geringer ist, als bei manchen herkömmlichen Drehdurchführungen. Darüber hinaus weist die vorliegende Drehdurchführung 10 ausgezeichnete Trockenlaufeigenschaften auf, da im Trockenlauf eine übermäßige Erwärmung der Gleitringe 36, 38 vermieden werden kann. Die Drehdurchführung kann daher weitgehend unbegrenzt mit hohen Drehzahlen sowohl drucklos im Trockenlauf, als auch insbesondere mit Druckluft in einem zulässigen Druckintervall von z.B. bis zu 10 bar betrieben werden.

Wenn überhaupt kein Druck im Medienhauptkanal 20 anliegt, ist die Spannvorrichtung 100 nicht aktiviert und die Sekundärdichtung 60 kann mittels des sogenannten Pop-off®- Effektes den schwebenden Gleitring 36 zurückziehen, sodass kein Kontakt der Gleitringdichtflächen 36a, 38a, sondern ein hinreichender großer Spalt 39 zwischen diesen besteht, und auch ein unbegrenzter Trockenlauf stattfinden kann. Wenn die Gleitringdichtung 30 schließt, kann sich nämlich der U-Cup-Ring 64 etwas verformen. Bei Drucklosstellung unterstützt die Rückverformung das Öffnen der Gleitringdichtung 30. Die vorliegende Erfindung kann allerdings auch mit einer anderen Sekundärdichtung 60 ausgestattet sein

Zusammenfassend wird also das Aktivieren der Spannvorrichtung bzw. der Schließkraftverstärkungsvorrichtung 100 in Ansprechen auf die Höhe des anliegenden Mediumsdrucks in dem Medienhauptkanal 20 gesteuert bzw. getriggert. Bei niedrigem Druck ist die Spannvorrichtung bzw. die Schließkraftverstärkungsvorrichtung nicht aktiviert und bei höherem Druck schaltet sich die Spannvorrichtung bzw. die Schließkraftverstärkungsvorrichtung ein, d.h. wird hydraulisch gesteuert automatisch aktiviert. Dadurch reicht insbesondere ein einziger Medienhauptkanal aus, in den alle gewünschten Medien alternativ nacheinander eingeleitet werden können. Die Aktivierung und/oder Deaktivierung der Spannvorrichtung bzw. Kraftverstärkervorrichtung erfolgt also rein mechanisch/physikalisch durch die Höhe des Mediumsdrucks des jeweils eingeleiteten Mediums, also durch Druckerhöhung über den Druckschwellenwert ps bzw. Druckabsenkung unter den Druckschwellenwert ps, insbesondere durch Drucklosstellung.

Durch die Verstärkung der Schließkraft bei aktivierter Spannvorrichtung 100 können bei Beschaltung mit Kühlschmierstoff oder Schneidöl bzw. Hydrauliköl (Flüssigmediumbetriebszustand) eine hohe Dichtigkeit der Gleitringdichtung 30 und bei Druckgasbetrieb (Druckgasbetriebszustand), z.B. mit Druckluft eine relativ geringe Luftleckagerate sowie gute Trockenlaufeigenschaften (Trockenlaufbetriebszustand), insbesondere mit Pop-Off®- Funktion und hohe Standfestigkeit miteinander in Einklang gebracht werden. Ferner kann bei Betrieb mit Kühlschmierstoff ein hoher Druck, z.B. insbesondere größer als 90 bar, gefahren werden und die Leckagerate bleibt trotzdem in einem akzeptablen Bereich, bzw. die Gleitrichtringdichtung 30 ist im Wesentlichen leckagefrei. Die Ausführungsbeispiele können z.B. mit den flüssigen Medien KSS oder Schneidöl ggf. z.B bis 140 bar oder sogar bis 210 bar oder mehr, sowie mit Druckluft bis 10 bar und mit MQL bis 10 bar betrieben werden.

Die Luftleckage oder eine geringfügige verbleibende (Schalt-)Leckage von Kühlschmierstoff oder Schneidöl bzw. Hydrauliköl kann über einen Leckageport 91 abgeführt werden. An den Leckageport 91 kann eine Leckageanschlusskupplung angeschlossen werden, um Leckageflüssigkeit oder die kontrollierte Luftleckage aus einem Leckageraum 94 außerhalb der Gleitringdichtung 30 abzuführen.

Bezugnehmend auf Fig. 20 wird die Drehdurchführung 10 gemäß den Ausführungsformen in Fig. 1-18 von einem externen Medienverteilnetzwerk 400 mit den gewünschten fluiden Medien versorgt. Für Druckluftbetrieb ist eine Druckluftquelle 402 über ein Regelventil 404 und eine Druckluftzuleitung 408 mit einem externen Verteiler 410 verbunden. Für den Betrieb mit Schneidöl, Hydrauliköl oder KSS ist ein Tank 412 als Medienreservoir für Schneidöl, Hydrauliköl oder KSS als flüssiges Medium übereine Pumpe 414 mit einem Motor 416 und eine externe Flüssigmediumdruckzuleitung 418 mit dem externen Verteiler 410 verbunden. Die Pumpe 414 erzeugt den gewünschten Mediendruck P1 für das Schneidöl, Hydrauliköl oder KSS, welcher z.B. bis 210 bar betragen kann. Um Überdruck zu verhindern, wird der Flüssigkeitsdruck durch ein Druckbegrenzungsventil 422, das in den Tank 412 zurückführt begrenzt. Bei Abschaltung des flüssigen Mediums kann der Restdruck des flüssigen Mediums über eine Rücklaufleitung 424 und einen Filter 426 mit einem parallelen Rückschlagventil 428 wieder in den Tank 412 abgebaut werden, um den Medienhauptkanal 20 drucklos zu stellen.

Der externe Verteiler 410 ist in den vorliegenden Beispielen als Dreiwegeventil (Druckluft, Flüssigkeit, Rücklauf) ausgebildet und bildet einen Medienauswahlverteiler um das jeweils gewünschte Medium auszuwählen. Von dem Verteiler 410 führt eine Druckleitung als gemeinsame Anschlussleitung 430 für alle Medien zu dem gemeinsamen Anschlussport 22, um alle Medien über denselben Anschlussport 22 in denselben Medienhauptkanal 20 alternativ nacheinander druckbeaufschlagt einzuleiten. Zusammenfassend kann eine zuverlässige allmedientaugliche Drehdurchführung 10 bereitgestellt werden, in die sowohl kompressible Medien, z.B. Druckluft oder MMS/MQL als auch inkompressible Medien wie Kühlschmierstoff (KSS), Schneidöl oder Hydrauliköl nacheinander in ein- und denselben Medienhauptkanal 20 druckbeaufschlagt eingeleitet werden können. Dabei ist eine hohe Zuverlässigkeit und Variabilität für den Betrieb mit allen unterschiedlichen Medien gewährleistet.

Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen. Räumlich orientierende Begriffe wie vorne oder hinten sind nicht absolut im Raum zu verstehen, sondern dienen der Bezeichnung der relativen Beziehung der Bauteile, wobei mit „vorne“ die Rotorseite und mit „hinten“ oder „rückwärtig“ die dem Rotor gegenüberliegende axiale Statorseite bezeichnet sind. Ferner ist ersichtlich, dass die Merkmale unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind, auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung definieren und hiermit als einzeln offenbart gelten sollen, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, gelten alle Merkmale die in Zusammenhang mit einem der Ausführungsbeispiele beschrieben sind auch in Zusammenhang mit jedem anderen Ausführungsbeispiel als offenbart, sofern nichts Anderslautendes explizit beschrieben ist.