ROTATION DEVICE, PARTICULARLY FOR ROTATIVE TOOLS

Abstract: 1. A rotary duct for carrying a liquid medium (100) under pressure from a stationary tubular portion to a rotatable tubular portion of a tool, which rotary duct is formed of a stationary feed element, which comprises a stationary feed tube end piece (2) detachably connected to a bearing casing (1), and a rotatable discharge device, which comprises a discharge tube end piece (13) which adjoins the supply tube end piece (2) coaxially so as to abut the latter and which is rotatably mounted by means of a bearing (35, 355) disposed in the bearing support casing (1) of the supply element, a sealing device pressed axially against the end face (29, 139) of one of the tube end pieces (2, 13) being disposed in the region of the joint between the supply tube end piece (2) and the discharge tube end piece (13), the sealing device - respective a flat annular sealing disks (4, 5) - being disposed on the end faces (29, 139) which face one another of the supply tube end piece (2) and the discharge tube end piece (13), which is formed as a fixing element for a tool (16), one of the sealing disks (5) being pressed by its end face (52) against the end face (42) of the other sealing disk (4) by means of axially aligned force through the intermediary of a lubricating film (45) formed by a liquid medium (100), which is guided by the central bores or lumina (27, 137, 47, 57) of the tube end pieces (2, 13) and the sealing disks (4, 5), is under pressure, and penetrates between the two end faces (42, 52) of the sealing disks (4, 5), the region of the end faces (42, 52) of the two sealing disks (4, 5) itself being disposed in a pressureless chamber (37) for receiving the medium (100), which forms the lubricating film (45) and is optionally discharged at the periphery of the end faces (42, 52) as a result of intentional leakage, characterised in that one of the sealing disks (4 or 5) is formed of silicon nitride and/or silicon boride or a preferably sintered hard substance, for example titanium carbide and/or titanium nitride.

Description: Drehdurchführung, infibesondare für drehende Werkzeuge Die Erfindung betrifft eine Drehdurchführung für die Führung eines unter Druck stehenden, flüssigen Mediums von einem feststehenden in einen drehbaren Rohrteil oder umgekehrt, welche besonders für drehende Werkzeuge, die mit einer Zufuhr eines flüssigen Mediums au#gerUst & sind, geeignet ist. Insbesondere für den Abbau von Gestein, Beton, Erzen u.dgl. besteht das Bestreben, die mechanische Arbeit des rotierenden Bohrmeissels durch einen direkt auf die Bohrstelle gerichteten Strahl eires, vorzugsweise durch den BohrmeiBel selbst zentral zugeführten, unter möglichst hohen Druclf. stehenden flüssigen Mediums, üblicherweise durch einen Rochdruck-':#asserstrahl, zu unterstützen. Es muss somit der, das drehende Arbeitswerkzeug tragende, vom Strahlmedium durchflossene, im Betrieb rotierende Teil, der etwa der Bohrerstange und dem Bohrerfutter eines üblichen Bohrwerkzeuges entspricht, mit dem mit der Zuleitung für das Strahlmedium versehenen, für dieses Medium ebenfalls durchgängigen feststehenden Teil des drehenden Werkzeuges verbunden werden, wobei ein Austritt des Mediums an der Verbindungsstelle-der beiden Teile mittels einer Dichteinrichtung verhindert werden und die Dichteinrichtung darüber hinaus den Belastungen und dem Verschleiss infolge der Rotation möglichst lange standhalten soll. Es existiert eine grosse Zahl von Lösungsvorschlägen für von flüssigen Medien durchsetzte, drehbare oder schwenkbare Rohrverbindungen auf verschiedenen Gebieten. So ist in der AT-PS 258 059 ein schwenkbares Auslaufrohr für sanitäre Armaturen beschrieben, bei welchem der schwenk bare Auslaufteil eine Sicke zur Aufnahme eines schliesslich von einer Überwurfmutter gehaltenen Dichtungsringes aufweist. Bei der in der AT-PS 169 227 beschriebenen Rohrverbindung sind feststehender und schwenkbarer Rohrteil aneinander stumpfstossend ausgebildet, wobei beide Rohrteile Jeweils nach aussen abgesetzte Enden aufweisen und dort in einer den durch die Absetzungen sich ergebenden Raum ausfüllenden Muffe mittels, z.B. durch eine Kugelkette gebildeter, Wälzlagerung gelagert sind. Bei der in der AT-PS 221 884 beschriebenen, drehbaren, für Hochdruckleitungen geeigneten Rohrverschraubung ist ein Zuleitungsstück mit einem FUhrung.zapfen vorgesehen, der auf seiner gesamten Länge von einem auf ihm drehbar gelagerten Ableitungsstück umgeben ist, wobei das drehbare ¯S-ck ausserdem auf einen mittels Uberwurfmutter gehaltenen Axial-Wälzlager gelagert und von dieser Anordnung von Lager und Iutter gehalten ist. In einer ringnutföniigen Dichtkammer des drehbaren Teiles ist, den Führungszapfen eng umsciiiiessend, ein radial wirkender, elastischer Dichtring angeordnet. D=n beiden AT-PS 232 330 und 245 879 sind drehbare Rohrverbindungen mit Dichtungsanordnungen zu entnehmen, bei denen die reltiv zueinander verdrehbaren Rohrteile aufeinander mittels Kugellager gelagert sind und miteinander eine sich radial nach innen öffnende ITut bilden, in welcher ein in axialer Richtung wirksamer Dichtungsring mit speziell gestaltetem Querschnitt eingesetzt ist. Schliesslich sind in den AT-PS 214 726, 232 331 und 236 717 dreh- und schwenkbare Rohrverbindung geoffenbart, bei welchen einer der Rohrteile auf zwei in einem ihn umgebenden, mit dem anderen Rohrteil verbundenen, Lagerhalterungs-Gehäuse untergebrachten Wälzlagern gelagert ist, wobei zwischen den Stirnflächen der beiden stunpfstossend ausgebildeten Rohrteile ein mit einem der Rohrteile verbundener, die Abdichtung nach aussen gewähr- leistender Dichtungsring aus Flachmaterial angeordnet ist, dessen der Ringöffnung benachbarter Bereich über den gesamten Umfang der Öffnung mit axial wirkender Kraft gegen die Stirnfläche des anderen Rohrteiles gepresst wird. Die axial wirkende Kraft auf den Innenbereich des Dichtungsringes wird mit einem in einer in der Stirnfläche des einen Rohrteiles eingearbeiteten Ringnut angeordneten, #mittels Schraubenfedern vorgespannten Dichtungs-Anpressring ausgeübt. Alle hier beschriebenen, dreh- und schwenkbaren Rohrverbindungen sind insbesondere, was die Aufrechterhaltung der Dichtigkeit über längere Zeit betrifft, nicht imstande, den insbesondere beim Bohrbetrieb infolge der hohen Drehzahl im Bereich von etwa 1000 bis 2000 min 1 auftretenden Belastungen bei gleichzeitiger Einwirkung des unter hohem Druck etwa im Bereich von 200 bis 2000 bar stehenden Strahlmediums über längere Betriebsdauer standzuhalten. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaf fung einer Drehdurchführung, welche die beschrieebenen Nachteile nicht aufweist und über eine Dicht-Einrichtung zwischen Seststehenden und rotierenden Teilen verfügt, die sich durch zuverlässige Abdichtung bei gleichzeitig hoher Verschleissfestigkeit auszeichnet. Daneben soll die Konstruktion relativ einfachen Aufbau aufweisen, so dass auch ein nach längerer Standzeit notwendiges Auswechseln der Dichtung einfach, schnell und problemlos erfolgen kann. Gegenstand der Erfindung ist somit eine DrehdurchfUhrung für die Durchführung eines unter Druck stehenden, flüssigen Mediums von einem feststehenden in einen drehbaren Rohrteil oder umgekehrt, insbesondere für drehende Werkzeuge, welche Drehdurchführung aus einem feststehenden Zuführungselement, das im wesentlichen ein mit einem Lagerhalterungs-Gehäuse lösbar verbundenes, feststehendes Zuführungs-Rohrendstück umfasst, und einem drehbaren Abführungselement gebildet ist, das im wesentlichen ein an das Zuführungs-Rohrendstück im wesentlichen achsfluchtend und stumpfstossend anschliessendes Abführungs-Rohrendstück, welches mittels mindestens eines im Lagehalterungs-Gehäuse des Zuführungselementes angeordneten Lagers, vorzugsweise Wälzlagers, drehbar gelagert ist, umfasst, wobei im Bereich des Stosses zwischen dem Zuführungs- Rohrendstück und dem Abführungs-Rohrendstück eine axial gegen die Stirnseite(n) mindestens eines der Rohrendstücke ge presst Dichteinrichtung angeordnet ist, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass an den einander zugekehrten Stirnseiten des Zuführungs- und des, vorzugsweise als Halterungselement für ein Berkzeug ausgebilceten, hbsührungs-Rohr- endstückes jeweils zumindest eine, vorzugsweise flachring förmige, Dichtungsscheibe angeordnet ist, deren eine mit ihrer Stirnfläche mittels axial gerichteter Kraft unter Zwischenschaltung eines, von dem durch die zentralen Bohrungen bzw Lumina der Rohrendstücke und der Dichtungsscheiben geführten, unter Druck stehenden, zwischen die beiden Stirnflächen der Dichtungsscheiben eindringenden flüssigen Medium gebildeten Dichtungs- und Schmierfilnes gegen die Stirnfläche der anderen Dichtungsscheibe gepresst ist, wobei gegebenenfalls der Bereich der Stirnflächen der beiden Dichtungsscheiben selbst in einem drucklosen Raum zur Auf nahme des den Dichtungs- und Schmierfilm bildenden, gegebenenfalls an der Peripherie der Stirnflächen infolge von gezielter Leckage austretenden, Mediums angeordnet ist. Die bei der erfindungsgemässen Drehdurchführung vorgesehene Dichtung besteht also im wesentlichen aus zumindest zwei flächig aneinanderliegenden Dicht-Ringen, wobei bei Drehung des drehbaren Abführungselementes diese Dichtringe nach Art von Schleifringen flächig aneinander schleifen. Das durch gezielte Leckage zwischen die Stirnflächen der Dichtungsscheiben eindringende, unter Druck stehende Strahlmedium bildet dort, wie sich zeigte, einen den Verschleiss wesentlich herabsetzenden Schmierfilm. Ein weiterer Vorteil dieser Selbstschmierung der Dichtung zwischen feststehendem und rotierendem Teil der Drehdurchführung besteht darin, dass kein Fremdschmiermittel eingebracht werden muss. Die für die erfindungsgemässe Drehdurchfdhrung vorgesehene Dichtungseinrichtung kann auch aus mehr als zwei Dichtungsscheiben gebildet sein. Beispielsweise kann zwischen der am Trägerkörper des feststehendenRohrendstückes angeordneten Dichtungsscheibe und der in Richtung auf sie mit einer Kraft beaufschlagten Dichtungsscheibe am TrEgerkörper des rotierenden Rohrendstückes eine dritte, ebenfalls einen Durchführungskanal lilr das unter Druck stehende flüssige Medium aufweisende Dichtungsscheibe angeordnet sein. In diesem Fall bilden sich zwischen den beiden Stirnflächen dieser Zwischen-Dichtungsscheibe und den jeweils ihnen zugekehrten Stirnflächen der mit den Rohrendstückeln verbundene Dichtungsscheibe# insgesamt zwei Dichtungs- und Schmierfilme aus. Es können gegebenenfalls auch mehr als eine Zwischen Dichtungsscheibe vorgesehen sein. Um in den beiden sich bei Anwendung einer dritten Scheibe auf deren beiden Stirnflächen ausbildenden Dichtungs- und Schmierfilmen ähnliche Bedingungen, wie z.B. ähnliche Scherkräfte, einzustellen, kann ein Zwangsantrieb der Zwischen-Dichtungsscheibe, beispielsweise mittels Zahnriemenantrieb, vorgesehen werden, welcher dieser eine zwischen Null und der Drehzahl der rotierenden Dichtungsscheibe liegende Drehzahl, vorzugsweise etwa deren halbe Drehzahl, erteilt. Zwischen den und insbesondere an der Peripherie der Stirnflächen der Dichtungsscheiben tritt infolge des Druckabfalles zwischen den Dichtungsscheiben praktisch kein Uberdruck mehr auf, so dass die Abdichtung dieses Raumes nach aussen hin entweder überhaupt nicht mehr erfolgen muss oder gegebenenfalls durch routinemässige Dichtungen, etwa nach Art bekannter Wellendichtungen, erfolgen kann. Um einerseits ein bei Notwendigkeit rasches Auswechseln der Dichtungsscheiben zu ermöglichen und anderseits im Falle eines Bruches an der Dichtung eine Beschädigung der feststehenden uad/oder drehbaren Teile der Drehdurchführung bzw. der Rohrendstücke zu vermeiden, ist eine Bauart bevorzugt, bei welcher die ringförmigen Dichtungsscheiben jeweils in stirnseitigen Ausnehmungen von jeweils im Bereich der einander zugekehrten Stirnseiten der Rohrend stiicke angeordneten, jeweils einen Durchgangskanal für das flüssige Medium aufweisenden Dichtungs-Trägerkörpern angeordnet sind. Den Dichtungs-Trägerkörpern können bei geeigneter Konstruktion darüber hinaus noch andere Funktionen zugeordnet werden: So dienen sie zur Ubertragung der auf die Dichtungsscheiben oder zumindest auf eine der Scheiben ausgeübten Axialkraft, welche für ein Aneinanderpressen der Stirnflächen der beiden Dichtungsscheiben Sorge trägt, indem sie nach Art eines Kolbens der Wirkung des Druckmediums und gegebenenfalls gleichzeitig jener einer, insbesondere zur Lagehaltung dienenden Anpressfeder, die in der Ausnehmung des jeweiligen Rohrendstückes angeordnet und dort abgestützt ist, ausgesetzt sind. Eine bevorzugte Aus führungsvariante sieht vor, dass weder der die Dichtungsscheiben tragenden Trägerkörper seinerseits Jeweils in einer stirnseitigen Ausnehmung der Rohrendstücke angeordnet ist, wobei einer der Trägerkörper, vorzugsweise lösbar, mit einem der Rohrendstücke verbunden ist, w"2hrend der andere Trägerkörper im anderen Rohrendstück axial verschiebbar und zusätzlich mit einer gegen den ersten Trägerkörper gerichteten Kraft beaufschlagt ist. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher der in axialer Richtung verschiebbare Trägerkörper vom Strahlmedium mit der Kraut in Achsrichtung beaufschlagbar zusge- bildet ist und gegen die Wandun# der im jeweiligen P.ohrend- st-.c' befindlichen Ausnehmung mittels Dichtungen abgedichtet ist. Insbesondere für das Anfahren des drehenden Werkzeuges ist es ginstig, wenn der in axialer Richtung verschiebbare Trägerkörper mittels auf ihn axiale Kraft ausübender Feder in Lage gehalten ist. Der in axialer Richtung verschiebbare Trägerkörper kann beispielsweise etwa stufen- kolbenartig ausgebildet und gegen die Wandung der im je- weiligen Rohrendstück befindlichen Ausnehmung mittels Dichtung abgedichtet sein, die bevorzugt ihrerseits mittels der axiale Kraft ausübenden Feder in Lage gehalten ist. Auf die Fläche der Stufe des stufenkolbenartig ausge Dilteten Trägerkörpers übt das Nedium den Druck aus, unter welchem es jeweils steht, und dieser Druck wird mittels des Trägerkörpers auf die von ihm getragene Dichtungsscheibe übertragen, die mit ihrer Stirnflwshe gegen die Stirnfläche der anderen Dichtungsscheibe gepresst wird. Einerseits wird eine Art Selbstregulierung des auf die Stirufläche ausgeübten Anpressdruckes mittels des Jeweiligen Druckes des Mediums selbst erreicht - bei kleinerem Druck des Mediums vermindert sich der Anpressdruck - und anderseits kann durch Einstellung des Vextältnisses zwischen der Flächenausdehnung der Stufe des Stufenkolbens und der F1µ- chenausdehnung der Stirnfläche der Dichtungsscheibe eine zum Druck des Mediums relative Druckminderung oder-steigerung an den Stirnflächen und damit die Einstellung der ¯be absichtigten Undichtheit' zum Aufbau des erfindungsgemäss vorgesehenen Dichtungs- und Schmierfilms zwischen den Stirnflächen der Dichtungsscheiben erreicht werden. Unterstützt werden kann diese Einstellung der Leckage schliesslich noch durch Wahl der vorgesehenen Anpress-Feder bzw. der von ihr ausgeübten Kraft in Axialrichtung auf den Trägerkörper und damit letztlich auf die Dichtungsscheibe. Es hat sich beim praktischen Betrieb als günstig erwiesen, wenn der in axialer Richtung verschiebbare, federbelastete Trägerkörper im drehbaren Rohrendstück angeordnet ist. Um eine insbesondere den Belastungen des Bohrbetriebes standhaltende, lage stabile Fuhrung des rotierenden Teiles der erfindungsgemässen Drehdurchführung zu erreichen, ist günstigerweise vorgesehenv ass das drehbare Rohrendstück mit einem sein stirnseitiges Ende überragenden, koaxial angeordneten, das feststehende Rohrendstück zumindest im Bereich von dessen Stirnseite im Abstand umgebenden, in Wälzlagern drehbar gelagerten, hohlen FUhrungszapfen, vorzugsweise lösbar, verbunden ist. Um die Funktion der Drehdurchführung für das flüssige Medium mit jener eines Antriebes von deren drehbarem Abführungs- element, dessen Rotation schliesslich auf den von innen her mit flüssigem Medium zur Bildung des Abbau-Strahles versorgten Bohrmeissel übertragen wird, miteinander zu vereinen, ist eine Ausführungsform vorteilhaft, bei welcher an der Aussenseite des Führungszapfens Kraftschlusselemente, insbesondere Zähne, angeordnet sind, welche mit Kraft schlusselementen, insbesondere eines Zahnrades bzw. Ritzels, eines im Lagerhalterungsgehäuse des feststehenden Zuführungs- elementes befindlichen Antriebes in Eingriff stehen. Als Druckmedium für den Bohrstrahl und daher auch als Material für den Dichtungs- und Schmierfilm zwischen den Dichtungsscheiben dient günstigerweise unter Druck stehendes Wasser, das einerseits am billigsten ist und anderseits infolge seiner physikalischen Eigenschaften, wie Viskosität und Oberflächenspannung, bei geeigneter Wahl der Materialaen iur die Dichtungsscheiben einen stabilen und gleichmässigen Dichtungs- und Schmierfilm zu bilden imstande ist, der den Verschleiss der Dichtscheiben auf ein Minimum reduziert. Die flächig aneinanderliegenden und schleifenden Dichtungs- scheiben weisen bevorzugt gleiche Grösse auf. Wenn, wie üblicherweise die Durchmesser der Durchgangsöffnungen der Dichtungsscheiben Ubereinstimmen, weisen die Dichtungsscheiben bzw zumindest deren Stirnflächen ebenfalls einheitliche Durchmesser auf. Es kann aber auch die Stirnfläche einer der Scheiben einen grösseren Durchmesser aufweisen als jene der anderen. Die Dichtungsscheiben selbst können aus verschiedenen, mechanisch und verschleissfesten Materialien gefertigt sein; bevorzugt bestehen sie aus unterschiedlichen ilaterialien, wobei diese vorteilhaft schwach porös sind, wodurch eine besonders gute Verankerung des Dichtungs- und Schmlerfilmes an den Stirnflächen der Dichtungsscheiben erreicht wird. So hat sich in der Praxis eine Kombination bewährt, bei welcher eine der Dichtungs#cheiben aus Siliziumnitrid, Siliziumborid oder deren Mischungen besteht, während die andere aus einem Hartmetall oder einem, vorzugsweise ge sinteften, Hartstoff, beispielsweise Titankarbid und/oder Titannitrid, gebildet ist. Die Scheiben'können aber auch beide aus, bevorzugt ebenfalls unterschiedlichem, keramischen erial, insbesondere aus karbidischem, nitridischem, boridischem und/oder oxidischem Material gebildet sein. Schliesslich ermöglicht es die Robustheit der erfindungsgemässen Drehdurchführung, dass in vorteilhafter #eise gleich an der den Dichtungsscheiben abgekehrten Seite des drehbaren Rohrendstückes eine Ausnehmung zur Aufnahme und Halterung eines Bohrmeissels angeor < #net sein kann. Anhand der Zeichnungen sei die EflIn-#z#g erläutert. 35 zeigen: v g 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäss ausge- bildete Drehdurchführung eines Bohrwerkzeuges mit Dichtungsscheiben gleichen Durchmessers, Fig. 2 einen Schnitt durch eine der in Fig. 1 gezeigten Drehdurchführung sehr ähnliche Durchführung, bei welcher die Dichtungsscheiben verschiedene Durchmesser aufweisen, und Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäss einsetzbare Dichtungseinrichtung mit drei Dichtungsscheiben. Bei der in der Fig. 1 gezeigten Drehdurchführnng ist ein Gehäuse 1 vorgesehen, mit welchem mittels BefestigungRele- menten 18 das zur Zuführung eines, z.B. zur Unterstützung des Bohrvorganges dienenden, unter Druck von beispielswei- se 2000 bar stehenden Mediums 100, feststehende, mit einem zentralen Durchgangskansl 27 für das Medium 100 ausgestat- tete Rohrendstück 2, lösbar verbunden ist. Zusammen bilden feststehendes Rohrendstück 2 und mit ihm verbundenes Gehäuse 1 das feststehende Zuführungselement der Drehdurch führung. Das Rohrendstück weist an seiner Stirnseite 29 eine Ausnehmung 21 auf, in welche in der gezeigten Anordnung ein mehrstufig ausgebildeter, von einem zentralen Kanal 67 durchsetzter Dichtungs-Trägerkörper 6 eingeschraubt ist. Der Trägerkörper 6 besitzt seinerseits an seiner Stirnfläche 62 eine Ausnehmung 61, in welcher die ebenfalls eine zentrale Durchgangsöffnung 47 aufweisende, flachringförmige Dichtungsscheibe 4 eingesetzt ist. Achsfluchtend mit dem feststehenden Rohrendstück 2 ist ein mittels Befestigungselementen 20 mit einem hohlen Führungszapfen 3 lösbar verbundenes, drehbares Rohrendstück 13 angeordnet. Die Lagerung dieses drehbaren Rohrendstückes 13 erfolgt über den auf den im feststehenden Gehäuse 1 abgestützten beiden Wälzlagern 35, 355 gelagerten, hohlen Führungszapfen 3, welcher sich über die Stirnseite 29 des feststehenden Rohrendstückes 2 erstreckt und dieses sozusagen umgibt. Das drehende Rohrendstück 13 und der mit ihm verbundene Fuh:'mgszapfen 3 bilden zusammen das Kernstück des drehbaren Abführungs- elementes der erfindungsgemässen Drehdurchführung. Der Führungszapfen 3 ist in der gezeigten Ausführungs- form an seiner Aussenseite mit einem Zahnkranz mit Zäh- nen 33 ausgestattet, welcher mit dem auf den Wälzla gern 175, 176 gelagerten Zahnrad mit Zähnen 173 eines nicht näher gezeigten, sich ebenfalls im Gehäuse 1 befind- lichen Antriebes, im Eingriff steht. Mittels dieser Kraft schlüssigen Verbindung wird das den Bbhrmeissel 16 tragende, mit dem Fuhrungszapfen 3 verbundene, drehbare Rohrendstück 13 in Rotation, z.B. mit 900 min 1, versetzt. Das mit dem hohlen Führungszspfen 3 verbundene Rohrendstück 13 weist einen zentralen Durchgangskanal 137 für die Führung des flüssigen Mediums 100 auf, welcher sich gegen die dem feststehenden Rohrendstück 2 zugekehrte Stirnseite 139 des drehbaren Rohrendstückes 13 hin zu einer stufig ausgebildeten Ausnehmung 131 weitet, in welcher ein in seiner stirnseitigen Ausnehmung 71 eine mit Durchgangsöffnung 57 ausgestattete, flachringförmige Dichtungsscheibe 5 tragender, ebenfalls einen zentralen Durchgangskanal 77 aufweisender, stufenko lbenartiger Dichtungsträgerkdrper 7 axial verschiebbar angeordnet ist. Dieser axial verschiebbare Trägerkorper 7, welcher von einer mehrteiligen, die Abdichtung gegen die Innenwandung der Ausnehmung 131 gewährleistenden, Hochdruck-Dichtung 9, 10, t1 umgeben ist, wird von dem unter Betriebsdruck stehenden Medium 100 in der Ausnehmung 131 und zum geringen Teil von der dort untergebrachten Schraubenfeder 23 in Richtung zum gegenüberliegenden, am feststehenden Rohrend stlct 2 angeordneten Trägerkörper 6 bzw. dessen Dichtungsscheibe 4 gedrUckt und presst seinerseits die auf ihm selbst angeordnete Dichtungsscheibe 5 mit ihrer Stirnflä- che 52 gegen die Stirnfläche 42 der Dichtungsscheibe 4. Zwischen den beiden Stirnflächen 42 und 52 ist der Dichtungs- und Schmierfilm 45 angeordnet, der von dem unter Druck stehenden, infolge gezielter Leckage in geringer Menge zwischen die beiden Stirnflächen 42 und 52 eindringenden Medium 100 gebildet ist. Das Ausmass dieser "gezielten Leckagen lässt sich durch Wahl der Dimension der aneinander schleifenden Flächenteile der beiden Dichtungsscheiben 4, 5 einstellen. Die Grösse dieser Flächen steht im bestimmten gerhältnie zur Grösse jener Fläche 78 des stufenkolbenartig ausgebildeten Dichtungsträgerkörpers 7, auf welche das in der Ausnehmung 131 des drehbaren Rohrendstückes 13 sich befindende, unter Druck stehende Medium 100 einwirkt. Wird beispielsweise das Ausmass der ¯Schleiffläche" zwischen den aneinander schleifenden Stirnflächen 42, 52 der Dichtungsscheiben 4, 5 vergrössert, dann wird auch die vom Medium über den Trägerkörper übertragene Kraft auf eine grössere Fläche verteilt, es sinkt dann der Anpressdruck zwischen den Stirnflächen 42, 52 und die ¯Leckage" wird angehoben, es tritt dann beispielsweise eine Dickenzunahme des Dichtungsfilmes 45 auf. Wenn geringe Mengen des den Dichtungs- und Schmierfilm 45 zwischen den Stirnflächen 42, 52 bildenden flüssigen Mediums an der Peripherie der Stirnflächen austreten, sammeln sie sich - praktisch nicht mehr unter Über- druck stehend - in dem nach aussen hin durch eine eine Art Wellendichtung bildende Dichtung mit Packung 14 und Ringkeil 8 abgedichteten Raum 37 innerhalb des Hohlraumes des Führungszapfens 3 an. An die Abdichtung 8, 14, welche an ein Rollenlager 15 grenzt, sind, da gegebenenfalls aus dem Film 45 austretendes Medium 100 infolge des innerhalb des Filmes auftretenden hohen Druckverlustes keinen Überdruck mehr besitzt, keine hohen Anforderungen zu stellen. An der der Dichtungseinrichtung mit gezielter Leckage abgewandten Seite weist das drehbare Rohrendstück 13 eine Ausnehmung 136 auf, in welche der zur Durchführung des flU98i- gen Mediums innen hohle Bohrmeissel 16 eingesetzt ist. Es sei schliesslich erwähnt, dass ein typischer Wert für die Menge des durch die Drehdurchfuhrung eines Gesteinsbohrwerkzeuges durchgeleiteten flüssigen Mediums beispielsweise 30 1 Wasser pro min ist. Bei der in Fig. 2 gezeigten, der in Fig. 1 dargestellten Drehdurchführung sehr ähnlichen Drehdurchfuhrung sind gleiche Teile mit gleichen BezugszifSern wie in Fig. 1 bezeichnet. Es ist dort eine andere Ausführungsform der Abdichtung zwischen feststehendem 2 und drehbarem Rohrendstück 13 gezeigt, bei welcher der Durchmesser der am drehbaren Rohrendstück 13 angeordneten Dichtungsscheibe 5 kleiner ist als jener der am feststehenden Rohrendstück angeordneten Dichtungsscheibe 4, wobei die Durchmesser der Durchgangskanä- le 47, 57 gleich sind. Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemässe Drehdurchfuhrcng im Schnitt, bei welcher drei Dichtungsscheiben vorgesehen sind. In den in den Ausnehmungen 61 und 71 der Trägerkor- per 6 und 7 sitzenden Dichtungsscheiben 4, 5 sind koaxiale, rotationssyimnetrische Ausnehmungen 41, 51 angeordnet, in welchen achsstummelartige, rotationssymmetrische Vorsprün- ge 451, 451a an beiden Seiten der vom I > urchführungska- nal 457 für das Medium 100 durchsetzten Zwischen-Dichtungsscheibe 450 gelagert sind. Am Umfang der Scheibe 450, der beispielsweise Zähne trägt, greift ein Antriebsriemen 4532 beispielsweise ein Zahnriemen, an, der - von einem nicht gezeigten Antrieb angetrieben - der Zwischen-Dichtungsscheibe eine Drehzahl erteilt, welche bevorzugt zwischen null und der Drehzahl der rotierenden Dichtungsscheibe 5 liegt; zwischen den beiden Aussenflächen 452, 452a der Zwischendichtungsscheibe 450 und den ihr zugekehrten Flächen 42 und 52 der Scheiben 4, 5 ist jeweils der durch das unter Druck stehende Medium 100 gebildete Dichtungs- und Schmierfilm 45 angeordnet. Die sonstigen Bezugsziffern in Fig. 3 haben diegleiche B- deutung wie in Fig. 1

Claims: Patentansprüche: Drehdurchführüng für die Durchführung eines unter Druck stehenden, flüssigen Mediums (100) von einem feststehenden in einen drehbaren Rohrteil oder umgekehrt, insbesondere für drehende Werkzeuge, welche Drehdurchnührung aus einem feststehenden Zuführungselement, das im we sentlichen ein mit einem Lagerhalterungs-Gehäuse ( lösbar verbundenes, feststehendes Zuführungs-Rohrend- stück (2) umfasst, und einem drehbaren Abfuhrungselement gebildet ist, das im wesentlichen ein an das Zuführungs- Rohrendstück (2) im wesentlichen achsfluchtend und stumpfstossend anschliessende 5 Abführungs-Rohrendstück (13), welches mittels mindestens eines im Lagehalterungs-Gehäuse (1) des Zuführungselementes angeordneten Lagers, vorzugsweise wälzlagers (35, 355), drehbar gelagert ist, umfasst, wobei im Bereich des Stosses zwischen dem Zuf¯h- rungs-Rohrendsttlck (2) und dem Abführüngs-Rohrendstück (13) eine axial gegen die Stirnseite(n) (29, 139) mindestens eines der Rohrendstücke (2, 13) gepresste Dichteinrichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an den einander zugekehrten Stirnseiten(29, 139) des ZuSUhrungs- (2) und des, vorzugsweise als Halterungselement für ein Werkzeug (16) ausgebildeten, Abftlhrungs -Rohrendstücke 5 (13) jeweils zumindest eine, vorzugsweise flachringförmige, Dichtungsscheibe (4, 5) angeordnet ist, deren eine (5) mit ihrer Stirnfläche (52) mittels axial gerichteter Kraft unter Zwischenschaltung eines, von dem durch die zentralen Bohrungen bzw. Lumina (27, 137, 47, 57) der Rohrendstücke (2, 13) und der Dichtungsscheiben (4, 5) geführten, unter Druck stehenden, zwischen die beiden Stirnflächen (42, 52) der Dichtungsscheiben (4, 5) eindringenden flüssigen Medium (100) gebildeten Dichtung und Schmierfilmes (45) gegen die Stirnfläche (42) der anderen Dichtungsscheibe (4) gepresst ist, wobei gegebe ebenfalls der Bereich der Stirfflchen (42, 52) der bel- den Dichtungsscheiben (4, 5) selbst in einem drucklosen Raum (37) zur Aufnahme des den Dichtungs- und Schmier film (45) bildenden, gegebenenfalls an der Peripherie der Stirnflächen (42, 52) infolge von gezielter Leckage austretenden Mediums (100) angeordnet ist. 2. Drehdurchführung, insbesondere für drehende Werkzeuge, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ring förmigen Dichtungsscheiben (4, 5) jeweils in stirnsei tigen Ausnehmungen (61, 71) von jeweils im Bereich der einander zugekehrten Stirnseiten (29, 139) der Rohrend stücke (2, 13) angeordneten, jeweils einen Durchgangs kanal (67, 77) für das flüssige Medium aufweisenden Dichtungs-Trägerkörpern (6, 7) angeordnet sind. 3. Drehdurchführung, insbesondere für drehende Werkzeuge, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Je- der der die Dichtungsscheiben (4, 5) tragenden Träger- körper (6, 7) seinerseits jeweils in einer stirnseiti- gen Ausnehmung (21, 131) der Rohrendstücke (2, 13) an geordnet ist, wobei einer der Trägerkörper (6), vor zugsweise lösbar, mit einem der Rohrendstücke (2) ver bunden ist, während der andere Trägerkörper (7) im an deren Rohrendstück (13) axial verschiebbar und, zusätz lich mit einer gegen den ersten Trägerkörper (6) ge richteten Kraft beaufschlagt ist. 4. Drehdurchführung, insbesondere für drehende Werkzeuge, nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der in axialer Richtung verschiebbare Trägerkörper (7) vom Druckmedium mit der Kraft in Achsrichtung beaufschlag- bar ausgebildet ist und gegen die Wandung der im jeweils ligen Rohrendstück (13) befindlichen Ausnehmung (131) mittels Dichtung (9, 10, 11) abgedichtet ist. 5. Drehdurchführung, insbesondere für drehende Werkzeuge, nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der in axialer Richtung verschiebbare Trägerkörper (7) mittels auf ihn axiale Kraft ausübenden Feder (23) in Lage ge halten ist. 6. Drehdurchführung, insbesondere für drehende Werkzeuge, nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich net, dass der in axialer Richtung verschiebbare Träger körper (7) im drehbaren Rohrendstück (13) angeordnet ist. 7. Drehdurchführung, insbesondere für drehende Werkzeuge, nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich net, dass das drehbare Rohrendstück (13) mit einem sein stirnseitiges Ende (139) überragenden, koaxial ange ordneten, das feststehende Rohrendstuck (2) zumindest im Bereich von dessen Stirnseite (29) im Abstand lmge benden, in Wälzlagern (35, 355) drehbar gelagerten, hohlen FUlirungszapfen (3), vorzugsweise lösbar, ver bunden ist. 8. Drehdurchführung, insbesondere für drehende Werkzeuge, nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich net, dass an der Aussenseite des Ffihrulgszapfens (3) - Kraftschlusselemente (33), insbesondere Zähne, angeord net sind, welche mit Kraftschlusselementen (173), ins besondere eines Zahnrades bzw. Ritzels, eines im Lager halterungsgehäuse (1) des feststehenden Zuführungsele- mentes befindlichen Antriebes im Eingriff stehen. 9. Drehdurchführung, insbesondere für drehende Werkzeuge, nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich net, dass der zwischen den Stirnflächen (42, 52) der beiden Dichtungsscheiben (4, 5) angeordnete Dichtungs und Schmierfilm (45) durch unter Druck stehendes Wasser gebildet ist. 10. Drehdurchführung, insbesondere für drehende Werkzeuge, nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich net, dass die beiden ringförmigen Dichtungsscheiben (4, 5) Stirnflächen (42, 52) gleicher Grösse aufweisen. 11. Drehdurchführung, insbesondere für drehende Werkzeuge, nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich net, dass die flichtungsscheiben (4, 5) aus jeweils un terschiedlichem, verschleissfestem, gegebenenfalls schwach porösem, Material gefertigt sind. 12. Drehdurchführung, insbesondere für drehende Werkzeuge nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Dichtungsscheiben (4, 5) aus Siliziumnitrid und/oder Siliziumborid besteht, während die andere aus einem Hartmetall oder einem, vorzugsweise gesinterten, Hart stoff, beispielsweise Titankarbid und/oder Titannitrid, gebildet ist. 13. Drehdurchführung, insbesondere für drehende Werkzeuge, nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dich tungsscheiben (4, 5) aus jeweils unterschiedlichem, keramischem Material, insbesondere aus karbidischem, nitridischem, boridischem undloder oxidischem Material gebildet sind. 14. Drehdurchführung, insbesondere für drehende Werkzeuge, nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeich net, dass an der den Dichtungsscheiben (4, 5) abgekehr ten Seite des drehenden Rohrendstückes (13) eine Aus nehmung (136) zur Aufnahme und Halterung eines Bohr meissels (16) angeordnet ist.

Inventors: BOGNAR, JOSEF, DIPL.-ING.
Applicants: VEREINIGTE EDELSTAHLWERKE AKTIENGESELLSCHAFT (VEW)
Application year: 1983
Main classification: E21C1
IPC codes: F16L27, E21B7, E21B21, E21B3