Rotierende Komponenten kommen in Bewegungsanwendungen häufig vor – Roboterarme, Wickler, Spulen, Spindeln und Drehtische sind nur einige Beispiele. Und während die Erzeugung einer Drehbewegung einfach ist, wird die Aufgabe komplizierter, wenn Luft oder Flüssigkeiten von einer stationären Versorgung zu einer rotierenden Komponente zum Kühlen, Heizen, Schmieren oder Übertragen von Fluidkraft übertragen werden müssen. Hier kommen Rotationsgewerkschaften ins Spiel.
Drehdurchführungen bieten eine Schnittstelle, die die Übertragung flüssiger Medien – Luft, Dampf oder Flüssigkeit – zwischen einer rotierenden Komponente und einer statischen Komponente ermöglicht. Sie sind für eine Vielzahl von Medienbedingungen ausgelegt, darunter sehr hohe und niedrige Temperaturen, Durchflussmengen und Drücke, einschließlich Vakuumanwendungen. Und im Gegensatz zu anderen Flüssigkeitsübertragungsmechanismen funktionieren Drehdurchführungen für Anwendungen mit jeder Kombination von Drehwinkeln, einschließlich kontinuierlicher Drehung in eine Richtung.
Es gibt zahlreiche Designs und Konfigurationen für Drehdurchführungen – tatsächlich werden sie häufig speziell für die Anwendung entwickelt – aber alle Drehdurchführungen bestehen aus vier Grundteilen: dem Gehäuse, einem oder mehreren Lagern, der Welle und einem oder mehreren mehr Siegel.
Das Gehäuse ist typischerweise der stationäre Teil und wird an die Medienversorgung angeschlossen. Die Welle ist unabhängig vom Gehäuse und dreht sich mit der angeschlossenen Rotationsausrüstung. Über Anschlüsse im Gehäuse können Medien radial oder axial durch die Verschraubung strömen. Der rotierende Teil wird von Radiallagern getragen – typischerweise einem oder mehreren vollständig abgedichteten Rillenkugellagern.
Die wichtigste Komponente der qualitative Drehdurchführung ist wohl der Dichtungsmechanismus, der Leckagen zwischen den rotierenden und stationären Komponenten verhindert oder reduziert und dies mit minimaler Reibung und Verschleiß tun muss. Die Dichtungstypen reichen von einfachen Lippendichtungen bis hin zu komplexeren federbelasteten Gleitringdichtungen, die sich automatisch anpassen, um den Druck auf die Dichtungsflächen zu minimieren und so Reibung und Verschleiß zu reduzieren.
Natürlich sollte die Flüssigkeitsübertragung idealerweise leckagefrei erfolgen, aber in manchen Anwendungen ist eine völlig leckagefreie Übertragung nicht möglich. In diesen Fällen wird verhindert, dass die Medien durch ein Auffangsystem in die Umwelt gelangen, das die ausgetretenen Medien auffängt und so umliegende Geräte und Personal schützt.
Unabhängig davon, ob Sie sich für eine standardmäßige Drehdurchführung von der Stange entscheiden oder ein kundenspezifisches Produkt entwerfen, sollten die folgenden Faktoren berücksichtigt werden:
- Art des zu übertragenden Mediums
- Rotationsgeschwindigkeit
- Durchflussrate des Mediums
- Mediendruck
- Medientemperatur
- zulässige Leckage
Die Art des Mediums ist besonders wichtig, da die Gehäuse-, Wellen- und Dichtungsmaterialien mit der durch die Verschraubung fließenden Flüssigkeit kompatibel sein müssen. Die Fluidmedien können von Wasser bis hin zu stark korrosiven Flüssigkeiten und Dampf reichen, und die Hersteller begegnen den Herausforderungen beider Medien, indem sie eine breite Palette von Materialien anbieten, nicht nur für Gehäuse und Welle, sondern auch für die Dichtungen.
Obwohl Einzel- und Doppelströmungskonstruktionen am häufigsten vorkommen, können Drehdurchführungen mehrere unabhängige Strömungswege umfassen, die die gleichzeitige Übertragung verschiedener Medien ohne Vermischung ermöglichen. Es ist auch üblich, Schleifringe oder faseroptische Drehdurchführungen in Drehdurchführungen zu integrieren, sodass sowohl Flüssigkeiten als auch Elektro- oder Glasfaserkabel durchgelassen werden können.
In Bewegungssteuerungssystemen sind Drehdurchführungen in Robotergelenken zu finden, insbesondere für die Übertragung von Luft oder Flüssigkeit an End-of-Arm-Werkzeuge. Sie werden auch verwendet, um Vakuum oder Luftdruck durch rotierende Luftlagerstufen zu leiten und um Werkzeugmaschinenspindeln mit Kühlmittel und Schmierung zu versorgen.