Was ist eine Rotary Union?

Was ist eine Rotary Union?

Eine Drehdurchführung, auch Drehgelenk, Drehkupplung oder Drehgelenk genannt, ist ein Gerät, das die Übertragung von Flüssigkeiten wie Wasser, Dampf oder Öl von einer stationären Quelle zu einem rotierenden Bauteil ermöglicht. Drehdurchführungen ermöglichen eine kontinuierliche, leckagefreie Verbindung zwischen den stationären und rotierenden Teilen einer Maschine und ermöglichen so die effiziente Übertragung von Medien bei gleichzeitig hoher Durchflussrate und verlängerter Lebensdauer.

Wie funktioniert die Rotary Union?

Das Gehäuse der Drehdurchführung ist mit der stationären Versorgung des Fluids bzw. Mediums verbunden. Durch das Gehäuse verläuft die rotierende Welle, die durch Lager, wie Rillenkugellager oder Schrägkugellager, gestützt wird. Die Welle ist mit den rotierenden Bauteilen, wie Walzen, Trommeln oder Spindeln, verbunden.

Die Flüssigkeit gelangt durch den stationären Einlass in die Drehdurchführung und fließt durch interne Kanäle im Gehäuse und in der Welle. Die Flüssigkeit verlässt die Drehdurchführung dann durch einen Auslass in der rotierenden Welle und sorgt so für eine konstante Flüssigkeitsversorgung der rotierenden Geräte.

Funktion der Drehdurchführung

Die Hauptfunktion einer Drehdurchführung besteht darin, die Übertragung von Flüssigkeit, elektrischer Energie oder hydraulischer Energie von einer stationären Quelle auf eine rotierende Komponente in verschiedenen industriellen Anwendungen zu erleichtern. Einige wichtige Funktionen sind:

1. Flüssigkeitstransfer: Drehdurchführungen ermöglichen die Übertragung von Flüssigkeiten wie Wasser, Dampf, Öl oder Kühlmittel auf rotierende Geräte und gewährleisten eine kontinuierliche Versorgung für Prozesse wie Kühlung, Schmierung oder Heizung.
2. Elektrische Energieübertragung: In Drehdurchführungen integrierte elektrische Schleifringe ermöglichen die Übertragung von elektrischer Energie und Signalen an rotierende Komponenten, beispielsweise in Windturbinen oder Fließbändern.
3. Hydraulische Kraftübertragung: Hydraulikverbindungen erleichtern die Übertragung von Hydraulikflüssigkeit zum Antrieb rotierender Komponenten in Anwendungen wie Spritzguss oder Werkzeugmaschinen.

Zusammensetzung der Rotary Union

Gehäuse

Das Gehäuse ist die Außenhülle der Drehdurchführung und dient als Schutzabdeckung für die inneren Komponenten. Es besteht je nach Anwendungsanforderungen normalerweise aus langlebigen Materialien wie eloxiertem Aluminium oder Edelstahl. Das Gehäuse verfügt außerdem über Eingangslöcher oder ein Eingangsventil für den stationären Einlass der zu übertragenden Flüssigkeit.

Welle

Die Welle ist die rotierende Komponente der Drehdurchführung, die mit dem rotierenden Gerät, wie z. B. Papierrollen oder Kunststoffmaterialien, verbunden ist. Sie besteht normalerweise aus hochfesten Materialien wie gehärtetem Stahl, um den Belastungen durch kontinuierliche Rotation standzuhalten. Die Welle kann Strömungskanäle oder -passagen aufweisen, um eine effiziente Übertragung der Flüssigkeit von der stationären Quelle zum rotierenden Gerät zu ermöglichen.

Lager

Lager sind wichtige Komponenten in einer Drehdurchführung, die die rotierende Welle stützen und einen reibungslosen, reibungsarmen Betrieb gewährleisten. Die am häufigsten in Drehdurchführungen verwendeten Lagertypen sind Rillenkugellager und Schrägkugellager. Diese Lager sind so ausgelegt, dass sie den radialen und axialen Belastungen standhalten, die durch die rotierende Welle und den Flüssigkeitsdruck entstehen.

Sicherungsring

Der Sicherungsring ist ein kleines, aber wichtiges Bauteil, das das Lager im Gehäuse an seinem Platz hält. Er verhindert, dass sich das Lager axial bewegt, und sorgt für die richtige Ausrichtung von Welle und Gehäuse. Sicherungsringe werden normalerweise aus hochfesten Materialien wie Federstahl hergestellt und sind in verschiedenen Größen und Konfigurationen erhältlich, um verschiedenen Drehdurchführungsdesigns gerecht zu werden.

Gleitringdichtung

Der Gleitringdichtung ist eine kritische Komponente in einer Drehdurchführung, die Flüssigkeitslecks zwischen den stationären und rotierenden Teilen verhindert. Es besteht aus zwei Hauptkomponenten: einem stationären Dichtungsring und einem rotierenden Dichtungsring. Diese Dichtungsringe bestehen normalerweise aus verschleißfesten Materialien wie Siliziumkarbid, Wolframkarbid oder Keramik. Der Gleitringdichtung hält einen konstanten Kontaktdruck zwischen den Dichtungsringen, wodurch ein leckagefreier Betrieb auch unter Hochdruckbedingungen gewährleistet wird.

Arten von Drehdurchführungen

Es gibt verschiedene Arten von Drehdurchführungen, die jeweils für bestimmte Anwendungen und Betriebsbedingungen ausgelegt sind. Einige gängige Typen sind:

Druckgelenke

Druckgelenke sind für Hochdruckanwendungen wie Hydrauliksysteme oder Hochdruckwasserreinigung ausgelegt. Sie verfügen normalerweise über verstärkte Gehäuse und spezielle Dichtungen, um extremem Druck standzuhalten.

Plastomerdichtungen

Drehdurchführungen mit plastomeren Dichtungen eignen sich für Anwendungen mit niedrigen bis mittleren Drücken und Temperaturen. Diese Dichtungen bestehen aus Materialien wie PTFE oder Polyurethan und bieten eine gute chemische Beständigkeit und geringe Reibung.

Hydrostatische Dichtungen

Hydrostatische Dichtungen werden in Drehdurchführungen für Anwendungen mit hohen Geschwindigkeiten und hohem Druck eingesetzt. Sie nutzen einen dünnen Flüssigkeitsfilm, um eine Barriere zwischen den stationären und rotierenden Komponenten zu bilden. Dadurch wird der Verschleiß minimiert und eine lange Lebensdauer gewährleistet.

Gleitringdichtungen

Gleitringdichtungen sind die am häufigsten in Drehdurchführungen verwendete Dichtungsart. Sie bestehen aus zwei flachen Oberflächen, einer stationären und einer rotierenden, die zusammengepresst werden, um eine leckagefreie Abdichtung zu erzeugen. Gleitringdichtungen sind in verschiedenen Materialien und Konfigurationen erhältlich, um unterschiedlichen Anwendungsanforderungen gerecht zu werden.

Betriebsparameter der Drehdurchführung

Geschwindigkeit

Die Drehzahl der Anwendung bestimmt die Art der Lager und Dichtungen, die in der Drehdurchführung erforderlich sind. Hochgeschwindigkeitsanwendungen können spezielle Lager und Dichtungen erfordern, um den Verschleiß zu minimieren und eine lange Lebensdauer sicherzustellen.

Druck

Der Betriebsdruck des Systems ist ein entscheidender Faktor bei der Auswahl der geeigneten Drehdurchführung. Hochdruckanwendungen erfordern Drehdurchführungen mit verstärkten Gehäusen und speziellen Dichtungen, um Leckagen zu verhindern und einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.

Temperatur

Bei der Auswahl einer Drehdurchführung müssen die Temperatur des übertragenen Mediums und die Umgebungstemperatur der Betriebsumgebung berücksichtigt werden. Hochtemperaturanwendungen erfordern möglicherweise Drehdurchführungen mit speziellen Dichtungen und Materialien, um den extremen Bedingungen standzuhalten.

Medientypen von Rotary Union

1. Wasser: Drehdurchführungen für Wasser werden häufig in Anwendungen wie Kühlsystemen, Reinigungsgeräten und Bewässerung eingesetzt.
2. Dampf: Dampfdrehdurchführungen sind für die Handhabung von Hochtemperatur- und Hochdruckdampf in Anwendungen wie Stromerzeugung, Lebensmittelverarbeitung und chemischer Produktion ausgelegt.
3. Öl: Öldrehdurchführungen werden in Anwendungen wie Schmiersystemen, hydraulischer Kraftübertragung und Kühlsystemen für Werkzeugmaschinen eingesetzt.
4. Luft: Luftdrehdurchführungen werden in Anwendungen wie pneumatischer Kraftübertragung, Kühl- und Trocknungssystemen eingesetzt.
5. Kühlmittel: Drehdurchführungen für Kühlmittel werden bei der Zerspanung und beim Metallschneiden eingesetzt, um eine kontinuierliche Kühlmittelversorgung des Schneidwerkzeugs zu gewährleisten.

Anwendungen von Rotary Union

• Werkzeugmaschinen: Drehdurchführungen werden in Werkzeugmaschinen zur Übertragung von Kühlmittel, Schmiermittel und Hydraulikflüssigkeit auf rotierende Komponenten wie Spindeln und Rundschalttische verwendet.
• Kunststoffextrusion: Drehdurchführungen dienen zur Übertragung von Kühlwasser auf die Extrusionswalzen und gewährleisten so eine präzise Temperaturregelung und gleichbleibende Produktqualität.
• Papierindustrie: Drehdurchführungen werden zur Übertragung von Dampf, heißem Öl und Kühlwasser auf Trockenwalzen, Kalanderwalzen und andere rotierende Komponenten eingesetzt.
• Textilien: Drehdurchführungen werden in Anwendungen wie Färben, Drucken und Veredeln eingesetzt, wo sie Dampf, heißes Wasser und Farbstoffe auf rotierende Trommeln und Walzen übertragen.
• Lebensmittelverarbeitung: Drehdurchführungen werden für die Übertragung von Dampf, heißem Wasser und Reinigungslösungen auf rotierende Geräte wie Mixer, Rührgeräte und Kochgefäße verwendet.
• Stahlindustrie: Drehdurchführungen werden für die Übertragung von Kühlmittel, Hydraulikflüssigkeit und Schmiermittel auf rotierende Komponenten in Stranggussmaschinen, Walzwerken und anderen Geräten eingesetzt.
• Energie: Drehdurchführungen werden in Windkraftanlagen zur Übertragung von Hydraulikflüssigkeit zur Steuerung der Rotorblattneigung und in Wasserkraftwerken zur Übertragung von Wasser zu Turbinen verwendet.