Drehdurchführungen

In den unterschiedlichsten Bereichen des Maschinenbaus ist es erforderlich, unter Druck stehende Medien von einem feststehenden zu einem rotierenden oder schwenkenden Körper oder zwischen zwei gegeneinander rotierenden Körpern zu übertragen. Mit Schläuchen ist dies nicht mehr möglich. Deshalb ist der Bereich von Endlos-Drehbewegungen beziehungsweise großen Drehwinkeln Drehdurchführungen vorbehalten. Sie finden in vielen Anwendungsgebieten ihren Einsatz.

Dank zahlreicher Kombinationen von Medien, Leitungen und Anschlüssen – einschließlich verschiedener Anschlussgrößen sowie geraden oder gewinkelten Anschlüssen – bieten moderne Drehdurchführungen alles in einem System und ermöglichen so maximale Flexibilität und platzsparende All-in-One-Lösungen.

Die Bedeutung von Mediendurchführungen, hochwertigen Bauteilen und der gleichzeitigen Übertragung von Signalen ist in modernen Anwendungen besonders hoch, da sie eine zuverlässige Energie- und Datenübertragung gewährleisten.

Drehdurchführungen sind in unterschiedlichen Serien, Baureihen und nach Industriestandard erhältlich, um den spezifischen Anforderungen verschiedenster Branchen und Anwendungen gerecht zu werden.

Sei es im Sektor der erneuerbaren Energien bei Windkraftanlagen zur Pitch-Verstellung, bei Geländefahrzeugen zur Skipistenpräparation, in der Metallindustrie zur Herstellung von Coils, in der Lebensmittel- und Chemieindustrie in Abfüllanlagen unter hygienischen Bedingungen oder in der Landwirtschaft bei Traktoren – Drehdurchführungen kommen in nahezu allen Industriezweigen zum Einsatz, in denen sich Maschinenteile drehen. Sie sind essenziell in der Automatisierung und im Maschinenbau und ermöglichen in Werkzeugmaschinen die Kühlung der Werkzeugschneiden. Besonders Pneumatik-Liquid-Schleifringe bieten praktisch unbegrenzte Einsatzmöglichkeiten, sind beliebt bei Baufahrzeugen und können Sensordaten oder Lichtstrom gleichzeitig mit hydraulischem Druck durchleiten.

Neben diesen Anwendungsfällen sind Drehdurchführungen in der Baumaschinenbranche als Schnittstelle zwischen Ober- und Unterwagen von Hydraulikbaggern von essentieller Bedeutung. Auf dem theoretisch unendlich oft drehbaren Oberwagen sind der Antriebsmotor und das Hydrauliksystem integriert. Dieses System ist verantwortlich für den Arbeitsdruck und versorgt das hydraulisch angetriebene Fahrwerk des Unterwagens mit Druckflüssigkeit. Drehdurchführungen kommen dort zum Einsatz, um die Druckölversorgung vom Oberwagen zum Antrieb des Unterwagens zu realisieren. In der Mitte des Drehkranzes sitzend führt sie bei jeder beliebigen Winkelstellung das Öl zum Antrieb und wenn erforderlich wieder in den Öltank zurück. Ein anderer Anwendungsbereich von Drehdurchführungen sind Werkzeugmaschinen mit innengekühlten Werkzeugen. Drehdurchführungen spielen hier eine entscheidende Rolle, da sie für die Einleitung des Kühlschmiermittels, welches beim Betrieb unbedingt erforderlich ist, verantwortlich sind. Fungierend als Schnittstelle zwischen rotierender Spindel und stationärer Versorgungsleitung wird das Medium ohne Leckage an seinen Einsatzort befördert. Dies stellt eine große Herausforderung an das System und an die Abdichtung dar.

Die Bauform von Drehdurchführungen erstreckt sich je nach Anzahl der zu führenden Medien, Anwendung und Kundenwunsch von der einkanaligen bis hin zu mehrkanaligen Ausführung. Verschiedene Bauweisen – etwa hermetisch, robust oder besonders dicht – sowie die Auswahl und Qualität der einzelnen Bauteile sind entscheidend für die Funktion und Leistungsfähigkeit des Systems. Bei mehrkanaligen Drehdurchführungen besteht die Schwierigkeit darin, den gleichzeitigen, voneinander getrennten Transport der verschiedenen Medien zu gewährleisten, da in der Regel eine Vermischung unerwünscht ist. Es sind vielfältige Kombinationen von Medien, Leitungen, Anschlüssen und Anschlussgrößen (wie G1, G3, M5, 1/8, ¼, 3/8, ½ Zoll, gerade oder gewinkelte Anschlüsse) möglich, sodass All-in-One-Lösungen (alles in einem System) maximale Flexibilität und Platzersparnis bieten. Drehdurchführungen sind in unterschiedlichen Serien, Baureihen und nach gängigen Industriestandards erhältlich, die sich in Baugröße, Leistung und Kompatibilität unterscheiden. Das Gehäuse besteht häufig aus rostfreiem Aluminium, ist nach Schutzklasse IP51 gegen Staub und Spritzwasser geschützt und für eine einfache Montage ausgelegt; Kugellager ermöglichen einen reibungsarmen Drehbetrieb des Rotors im Gehäuse, und die Pneumatik-Liquid-Schleifringe sind zerlegbar, sodass Dichtringe bei Bedarf ausgetauscht werden können.

Es wird empfohlen, die Mediendurchführung durch einen Filter so partikelfrei wie möglich zu halten, um die Wartung zu erleichtern und die Lebensdauer der Bauteile zu erhöhen. Drehdurchführungen können für eine Vielzahl von Flüssigkeiten oder Gasen entwickelt werden. Einzeln oder in Kombination ist es möglich, Öl, Diesel, Kühlflüssigkeiten, Wasser oder Luft durchzuführen. Die technischen Grenzwerte wie max. Druck, Drehzahl (u min), Spannung, Strom und die gleichzeitige Übertragung von Signalen (z.B. Sensordaten oder Lichtstrom) sind zu beachten, um einen sicheren und zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten. Das Dichtungssystem besteht oft aus hochpräzisen Gleitringdichtungen aus Keramik oder Hartmetall, die ein Austreten der Medien während der Rotation verhindern und so die Funktionstüchtigkeit der Drehdurchführung sicherstellen.

Der Einsatzbereich von Drehdurchführungen wird mit Hilfe des p∙v-Faktors festgelegt. Dieser Faktor gibt den Zusammenhang von zulässiger Umfangsgeschwindigkeit v und maximalen Druck p wieder. Konkret bedeutet der p∙v-Wert, je höher der Systemdruck desto niedriger die zulässige Umfangsgeschwindigkeit und umgekehrt.

Bei der Auslegung sind die maximalen technischen Grenzwerte wie max. Druck (bis 100 bar), max. Drehzahl (u min), Spannung und Strom sowie die gleichzeitige Übertragung von Signalen über verschiedene Leitungen und Mediendurchführungen zu berücksichtigen. Die Betriebsbedingungen, insbesondere Betriebsdruck und Drehzahl, müssen optimal aufeinander abgestimmt werden, da die Dichtungsreibung die Drehbewegung beeinflusst.

Drehdurchführungen sind in unterschiedlichen Bauweisen, Baureihen und Serien erhältlich, die sich durch verschiedene Bauteile, Kombinationen und Standards auszeichnen. Die Flexibilität zeigt sich in variablen Anschlussgrößen und Anschlüssen (z. B. G1, G3), die eine individuelle Anpassung an Kundenanforderungen ermöglichen und alles in einem kompakten System vereinen.

Für die Funktion und Wartung sind das Gehäuse (oft aus rostfreiem Aluminium), die Schutzklasse IP51, Filter zur Medienreinhaltung, die Auswahl der richtigen Leitungen und die passende Mediendurchführung entscheidend. Die Betriebstemperatur liegt typischerweise zwischen -10°C und +60°C.

Die Hauptbestandteile von Drehdurchführungen sind der drehbar gelagerte Rotor, der feststehende Stator, das Gehäuse, präzise Dichtungen (wie Gleitringdichtungen aus Keramik oder Hartmetall), Kugellager sowie weitere essenzielle Bauteile, die zusammen eine zuverlässige Übertragung verschiedener Medien und Energieformen ermöglichen. Der Rotor besitzt an seiner Außenseite je nach Ausführung einen oder mehrere Arbeitsanschlüsse. Diese stehen mit entsprechend positionierten Ringnuten auf der Rotorinnen- beziehungsweise Statoraußenseite in Verbindung. Auf Höhe der jeweiligen Ringnuten besitzt das Gegenstück, der Stator, radiale Bohrungen. Diese münden ihrerseits wiederum in Bohrungen, die durch den Stator in Achsrichtung verlaufen. An der Außenseite des Stators sind die Arbeitsanschlüsse entweder axial oder radial zu diesen zentralen axialen Bohrungen positioniert.

Drehdurchführungen sind in verschiedenen Bauweisen, Serien und Baureihen erhältlich, die sich durch unterschiedliche Standards, Anschlussgrößen (wie G1, G3, M5, 1/8, 1/4, 3/8, 1/2 Zoll), Baugrößen und technische Spezifikationen unterscheiden. Die flexible Kombinationen von Medien, Leitungen, Anschlüssen und Anschlussarten ermöglicht eine individuelle Anpassung an nahezu alles – von elektrischen Signalen, Strom und Spannung bis hin zu Gas, Flüssigkeit und Hydraulik.

Die Mediendurchführung wird durch den Einsatz von Filtern und die Schutzklasse IP51 unterstützt, wodurch Staub und Spritzwasser abgehalten werden und die Wartung sowie Langlebigkeit der Pneumatik-Liquid-Schleifringe gewährleistet ist. Die technischen Grenzwerte wie max. Druck, Drehzahl (U/min), Spannung und Strom sind entscheidend für die sichere Funktion und ermöglichen die gleichzeitige Übertragung von Signalen und Energie in anspruchsvollen Anwendungen.

Das Dichtungssystem besteht häufig aus hochpräzisen Gleitringdichtungen aus Keramik oder Hartmetall, die verhindern, dass Medien während der Rotation austreten. Die Pneumatik-Liquid-Schleifringe sind zerlegbar, sodass Dichtringe bei Bedarf ausgetauscht werden können. Kugellager sorgen für einen reibungsarmen Drehbetrieb des Rotors innerhalb des Gehäuses.

Mit diesem Prinzip wird zwischen den beiden Teilen des rotierenden Systems eine vom Drehwinkel unabhängige, dauerhafte Verbindung hergestellt. Die Verschaltung bzw. Verbindung der einzelnen Kanäle wird mit Schaltsymbolen abgebildet (Abbildung 2), so ist die Funktion der Drehdurchführungen auf den ersten Blick ersichtlich. Rotationsdichtungen sind für die Abdichtung der verschiedenen Kanäle verantwortlich.

Seit dem Jahre 1964 entwickelt die Firma Tries Drehdurchführungssysteme. Durch den ständigen Dialog mit Kunden und die langjährige Erfahrung auf diesem Gebiet ist hier ein großes Anwendungsspektrum für die verschiedensten Branchen entstanden. Tries bietet verschiedene Baureihen und Serien nach Standard an, die durch vielfältige Kombinationen und All-in-One-Lösungen (alles) maximale Flexibilität und Anpassungsfähigkeit ermöglichen. Von der einkanaligen Variante mit einem dichtenden Durchmesser von 20 Millimeter bei einem Gewicht von 0,3 Kilogramm bis zu massiven, 23-fachen Ausführungen mit einem dichtenden Durchmesser von 240 Millimeter und einem Gewicht von 810 Kilogramm bietet Tries zuverlässige, hochpräzise und verschleißarme Drehdurchführungen für die unterschiedlichsten Anwendungen an.

Die Integration in neue oder auch bestehende Systeme kann entweder mit normierten Anschlüssen oder individuell nach Kundenvorgabe erfolgen, wobei verschiedene Anschlussgrößen wie M5, 1/8, ¼, 3/8, ½ Zoll, G1 und G3 sowie gerade oder gewinkelte Anschlüsse und flexible Leitungen und Mediendurchführungen zur Verfügung stehen. Die sorgfältig ausgewählten Bauteile, die robuste Bauweise, das Gehäuse aus rostfreiem Aluminium, die Schutzklasse IP51 sowie der Einsatz von Filtern gewährleisten Langlebigkeit, Wartungsfreundlichkeit und Schutz vor Staub und Spritzwasser. Die technischen Grenzwerte wie max. Druck (bis 500 bar), max. Drehzahl (U/min), max. Spannung und max. Strom werden klar definiert, wobei die gleichzeitige Übertragung von Medien und elektrischen Signalen (Signale) möglich ist.

Pneumatik-Liquid-Drehdurchführungen sind für pneumatische und hydraulische Drücke ausgelegt, können Drücke bis 100 bar handhaben, ermöglichen die gleichzeitige Übertragung von Flüssigkeiten und Signalen, erreichen eine Lebensdauer von über 10 Mio. Umdrehungen, werden in der Drehachse der Baugruppe montiert und dürfen erst nach Anschluss aller Ebenen in Betrieb genommen werden. Vor jeder Wiederinbetriebnahme sollten die Pneumatik-Liquid-Schleifringe geprüft, bei Bedarf zerlegt und Dichtringe ausgetauscht werden; zudem wird empfohlen, die Mediendurchführungen durch einen Filter so partikelfrei wie möglich zu halten. Tries bietet des Weiteren die Möglichkeit, komplette hydraulische Steuerblöcke in Drehdurchführungen zu integrieren. Für höchste Kundenansprüche, Zuverlässigkeit sowie extremste Beanspruchungen wie Druckimpulse verfügen die Drehdurchführungen von Tries über ein innovatives, redundantes Abdichtungskonzept das selbst bei Dichtungsausfällen eine Trennung der geführten Medien garantiert.

Neben dem fortschrittlichem Abdichtungskonzept ist in den Qualitätsmanagement-Ablauf von Tries eine Hundertprozent Prüfung implementiert. Jede von Tries gefertigte Drehdurchführung wird zur Qualitätssicherung einer Funktionsprüfung unterzogen. Im Rahmen dieser Prüfung werden sämtliche Bauteile, die Bauweise, das Gehäuse (z.B. aus Aluminium), die Schutzklasse IP51, Filter, Leitungen und die Mediendurchführung sorgfältig kontrolliert.

Zusätzlich werden die technischen Grenzwerte wie max. Druck, Drehzahl, Spannung, Strom und U/min überprüft. Auch die gleichzeitige Übertragung von Signalen, die Einhaltung von Serien, Baureihen, Standards, Kombinationen, Anschlüssen und Anschlussgrößen (wie G1, G3) werden im Prüfprozess dokumentiert, um die Kompatibilität und Flexibilität für alles – von elektrischen bis zu pneumatischen Anwendungen – sicherzustellen.

Bei diesem Test werden die Dichtheit und die Arbeitsweise des Systems unter den jeweiligen Einsatzbedingungen mit entsprechenden Belastungszyklen geprüft. Die Tries Sondermaschinenbau Sparte entwickelt eigens hierfür Prüfstände, die über ein integriertes Datenerfassungssystem verfügen. Bei jedem geprüften Produkt werden die notwendigen Drehmomente sowie das Nieder- und Hochdruckverhalten erfasst und digital abgespeichert. Hieraus ergibt sich eine lückenlose Nachverfolgbarkeit und Historie zu jeder Drehdurchführung die das Werksgelände verlässt.

Vor jeder Wiederinbetriebnahme sollte eine genaue Prüfung der Pneumatik-Liquid-Schleifringe erfolgen. Es wird empfohlen, die Mediendurchführungen durch einen Filter so partikelfrei wie möglich zu halten, um die Funktion und Langlebigkeit aller Komponenten zu gewährleisten.