AT395842B

AT395842B - Zellenradschleuse

Info

Publication number: AT395842B
Application number: AT0291888A
Authority: AT
Original assignee: Waeschle Maschf Gmbh
Priority date: 1987-12-15
Filing date: 1988-11-28
Publication date: 1993-03-25
Also published as: NL192787C; GB2213881A; US4915265A; NL192787B; IT1227481B; CH677354A5; ATA291888A; JPH01197226A; NL8803001A; GB2213881B; JP2650992B2; DE3742521C1; FR2624487A1; IT8822686A0; GB8828773D0

Description

AT 395 842 B

Die Erfindung betrifft eine Zellenradschleuse der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art

Bei dieser diesseits seit einiger Zeit hergestellten und vertriebenen Zellenradschleuse besteht der Gleitring aus einem Poly-Tetrafluor-Äthylen (PTFE)-Kunststoff und dient zur Abdichtung der jeweiligen Kammern zwischen den Seitenscheiben des Zellenrades und den Lagerdeckeln gegen das Eindringen von staubförmigen Anteilen des S Schüttgutes und zur Verhinderung einer Leckluftströmung, die anderenfalls bei einem zwischen der Einlaufseile und der Auslaufseite der Schleuse bestehenden Differenzdruck durch diese Kammern hindurch entstehen würde. Hiezu wird der Gleitring mittels mehrerer über den Umfang des betreffenden Lagerdeckels verteilt angeordneler und sich gegen diesen abstützender, vorgespannter Schraubendruckfedem gegen die betreffende Seitenscheibe gedrückt. Es hat sich gezeigt, daß die Reibungsbedingungen und die Kräfte, die im Bereich der aufeinander 10 gleitenden Flächen von Gleitring und Seitenscheibe entstehen, schwierig vorherzusagen bzw. im vorhinein zu berechnen sind, da sie von zahlreichen Einflußgrößen, die zudem teilweise auch zeitabhängig veränderlich sind, äbhängen, so etwa von der Materialpaarung Gleitring/Seitenscheibe, der Druckdifferenz zwischen Einlaufseite und Auslaufseite der Schleuse und dem Verschleißzustand des Gleitrings. Hinzu kommt, daß die Schraubendruckfedem im Bereich ihrer jeweiligen Auflagefläche auf dem Gleitring örtliche Durchbiegungen bewirken und daß die Vor-15 Spannung dieser Schraubendruckfedem und damit die Anpreßkraft des Gleitrings an die zugehörige Seitenscheibe mit zunehmenden Verschleiß des Gleitringes abnimmt.

Die GB-PS 2 189 775 beschreibt einen Drehschieber für beispielsweise granuliertes Material, wobei ein axial verschiebbarer Dichtring mittels einer Schraubverstellung von außen gegen den abgeschrägten Randbereich der Seitenwandscheiben eines Zellenrades gedrückt wird. Mit dieser relativ einfachen Anordnung ist es zwar möglich, 20 den Verschleiß des Gleitringes durch Nachstellen der Schraubverstellung auszugleichen, sie weist jedoch die übrigen zuvor beschriebenen Nachteile weiterhin auf. Darüberhinaus sind keine Maßnahmen zur Verbesserung der radialen Abdichtung der einzelnen Zellenradstege vorgesehen.

Aus der DE-PS 36 23 454 ist eine Zellenradschleuse bekannt, in deren Zellenradstegen zur radialen Abdichtung Dichtleistenanordnungen vorgesehen sind, die gegen die Innenwand des Schleusengehäuses mittels einer 25 Anpreßkraft angedrückt werden, die durch eine zentrale Verstelleinrichtung erzeugt wird. Hiezu ist die Zellenradwelle als Hohlwelle ausgebildet und nimmt eine axial verschiebbare und durch eine Schraubendruckfeder belastete Verstellstange auf, die wenigstens zwei axial voneinander beabstandete Kegelflächen anfweist, auf denen die Enden von Schubstangen aufsitzen, die in Bohrungen der Zellenradstege geführt sind und mit ihren außenliegenden Enden die Dichtleistenanordnungen radial nach außen drücken. Der so erzeugten Anpreßkraft entgegen 30 wirkt je Dichtleistenanordnung eine Rückstellkraft, die durch weitere Schraubendruckfedem erzeugt ist und das Bestreben hat, die Dichtleistenanordnungen zurück in die sie aufnehmenden Führungsschlitze in den jeweiligen Zellenradstegen zu drücken. Das Zellenrad dieser Schleuse hat daher einen vergleichsweise komplizierten Aufbau. Im übrigen nimmt auch hier die radiale Anpreßkraft der Dichtleistenanordnungen mit zunehmendem Verschleiß der eigentlichen Dichtleisten ab, da sich die Vorspannung der zentralen, die Verstellstange belastenden Schrauben-35 druckfeder mit deren zunehmenden Längung vermindert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Zellenradschleuse der eingangs genannten Gattung die axiale Abdichtung zwischen den jeweiligen Gleitringen und den zugehörigen Seitenscheiben des Zellenrades zu verbessern und gleichzeitig eine radiale Abdichtung zwischen den Zellenradstegen und der von ihnen überstriche-nen Innenwand des Schleusengehäuses zu schaffen, die konstruktiv einfacher als bei der aus der DE-PS 36 23 454 40 bekannten Schleuse ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst

Der Kem der Erfindung besteht hierbei darin, die Gleitringe mit einer konstanten Anpreßkraft zu beaufschlagen und auf relativ zu dem Zellenrad verdrehbar angeordnete Gleitscheiben aufliegen zu lassen, die in einer 45 exzenterähnlichen, kraftschlüssigen Verbindung mit den Dichtleistenanordnungen stehen, so daß die im wesentli chen in Umfangsrichtung wirkende Reibkraft zwischen dem jeweiligen Gleitring und der zugeoidneten Gleitscheibe bestrebt ist, die Gleitscheibe entgegen der Laufrichtung des Zellenrades zu verstellen und damit die Dichtleistenanordnungen radial nach außen drückt, also die für diese erforderliche Anpreßkraft erzeugt.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Zellenradschleuse sind in den Unleransprüchen 2 bis 6 angegeben. 50 Hervorzuheben ist die Ausführungsform nach Anspruch 7, denn hierdurch wird mit geringem konstruktiven Aufwand eine über den Umfang völlig gleichmäßig auf die Gleitringe wirkende Anpreßkraft erzeugt.

Sofern die Verdiehsicherung und Hubbegrenzung für die Gleitringe in der im Anspruch 8 angegebenen Art als Bolzen ausgebildet ist, der gleichzeitig zur Anzeige des Verschleißzustandes dienen kann, läßt sich eine unerwünschte Druckentlastung des Gleitringes an der Eingriffsstelle des Bolzens in der im Anspruch 9 angegebenen 55 Weise verhindern.

Bei einer weiteren, im Anspruch 10 angegebenen, bevorzugten Ausführungsform wird die Konstanz der Anpreßkraft, die den Gleitring gegen die Gleitscheibe hält, in konstruktiv einfacher Weise dadurch sichergestellt, daß da* Gleitring in vorzugsweise periodischen Abständen kurzzeitig mit einer gegenüber der Anpreßkraft höheren Verstellkraft beaufschlagt wird, die so bemessen ist, daß die Haftreibung zwischen dem Gleitring und seinen Füh-60 rangen mit Sicherheit überwunden wird. Da die Verstellkraft nur kurzzeitig wirkt, verursacht sie keinen erhöhten Verschleiß des Gleitringes. Sie verhindert indessen zuverlässig, daß der Gleitring sich infolge über seinen Umfang unterschiedlich hoher Haftreibungskräfte in seinen Führungen verkantet. Diese Maßnahme ist besonders bei -2-

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Gleitringen auf PTFE-Basis wichtig, da deren Anpreßkraft innerhalb eines verhältnismäßig schmalen Bereiches konstant gehalten werden muß, wenn ein optimaler Kompromiß zwischen Verschleißverhalten und Abdichtwirkung erreicht werden soll.

Vor allem bei Verwendung der Schleuse zur Förderung sehr abrasiver Schüttgüter empfiehlt sich als zusätzliche Vorsichtsmaßnahme die im Anspruch 11 angegebene Beaufschlagung der Kammern zwischen den Lagerdeckeln und den Seitenscheiben mit einem Sperrfluid.

In der Zeichnung ist eine Zellenradschleuse nach der Erfindung in einer beispielsweise gewählten Ausführungsform schematisch vereinfacht dargestellt. Es zeigt:

Figur 1 einen halben Längsschnitt durch die Zellenradschleuse,

Figur 2 einen Querschnitt längs der Linie (A-A) in Figur 1,

Figur 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Zellenrades und der wichtigsten Teile für dessen Abdichtung,

Figur 4 einen vergrößerten Teilschnitt entsprechend dem Bereich (X) in Figur 1 und

Figur 5 einen vergrößerten Teilschnitt entsprechend dem Bereich (Y) in Figur 1.

Die in der Zeichnung dargestellte Zellenradschleuse besteht aus einem Gehäuse (1) mit einer oberseitigen Einlauföffnung (2) und einer unterseitigen Auslauföffnung (3). In dem zylindrischen Innenraum des Gehäuses (1) befindet sich ein Zellenrad (4) (vergleiche Fig. 3) dessen Welle (5) in dem Gehäuse (1) über seitliche Lagerdeckel drehbar gelagert ist, von denen in Fig. 1 lediglich der Lagerdeckel (6) zu sehen ist

Wie insbesondere aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, umfaßt das Zellenrad (4) fest mit der Welle (5) verbundene, abwechselnd angeordnete schmale Zellenradstege (7a) und breite Zellenradstege (7b). Diebreiten Zellenradstege (7b) haben Führungsschlitze oder Führungsnuten (8) zur Aufnahme je einer Dichtleistenanordnung (9) bestehend aus einer Dichtleiste (9a) und einem damit in klauenartigem Eingriff stehenden Dichtleistenträger (9b). Die Zellenradstege (7a) und (7b) erstrecken sich zwischen Seitenscheiben, die jeweils zweigeteilt sind, nämlich aus einer fest mit der Welie (5) verbundenen Platte (10) und einer auf dieser verdrehbar jedoch abgedichtet gelagerten Gleitscheibe (11). Die beiden Gleitscheiben (11) sind an ihrer innenseitigen Stirnfläche mit Nuten (12) versehen, die mit der Umfangsrichtung einen Winkel einschließen, u. zw. so, daß der Anfang jeder der Nuten (12) einen kleineren radialen Abstand von der Welle (5) hat als das Ende der gleichen Nut und dieses Ende, bezogen auf die Drehrichtung des Zellenrades (4), dem Nutanfang voreilt.

Die Zahl der Nuten (12) ist gleich der Zahl der Dichtleistenanordnungen (9). Jeder Dichtleistenträger (9b) trägt an seinen beiden seitlichen Stirnflächen je einen axial gerichteten Mitnehmerbolzen (13), der in die betreffende Nut (12) eingreift. Durch Verdrehung der Gleitscheiben (11) entgegen der Drehrichtung des Zellenrades (4) werden mithin die Dichtleistenanordnungen (9) in den Führungsschlitzen (8) der betreffenden Zellenradstege (7) radial nach außen gedrückt und gegen die zylindrische Innenwand des Schleusengehäuses (1) gepreßt. Diese radiale Abdichtung wird mit Hilfe der Reibkraft erzeugt, die durch die axiale Abdichtung des Zellenrades (4) entsteht.

Die axiale Abdichtung erfolgt mittels Gleitringen (14), vgl. Fig. 1, 3 und 4. Die Gleitringe (14), die z. B. aus einem Kunststoff auf PTFE-Basis bestehen, sind hierzu zwischen dem betreffenden Lagerdeckel (6) und einem mit diesem abgedichtet verbundenen Führungsring (15) durch O-Ringe (16) abgedichtet geführt und nach Art eines Ringkolbens ausgebildet, der von seiner nach außen weisenden Stirnfläche (14a) her mit einem Druckfluid, vorzugsweise mit Druckluft, über einen im dem Lagerdeckel (6) vorgesehenen Anschluß (17) beaufschlagbar ist.

Um den Gleitring (14) gegen Verdrehung zu sichern, ist gemäß Fig. 5 in den Gleitring (14) ein Bolzen (18) eingeschraubt, der sich durch den Lagerdeckel (6) hindurch nach außen erstreckt Dieser aus dem Lagerdeckel (6) herausreichende Teil des Bolzens (18) dient gleichzeitig als Anzeige für den Verschleiß des Gleitringes (14). Zur Hubbegrenzung ist am Ende des Bolzens (18) eine Scheibe (19) angeordnet die am Ende der Lebensdauer des Gleitringes (14) zur Auflage auf eine Schulter (20a) einer transparenten Kappe (20) gelangt, die den aus dem Lagerdeckel (6) herausragenden Teil des Bolzens (18) druckdicht umschließt. Die außenliegende Stirnfläche des Bolzens (18) wird daher mit dem gleichen Druck wie der Gleitring (14) beaufschlagt Würde man den Bolzen (18) lediglich abgedichtet durch den Lagerdeckel (6) hindurch nach außen führen, so würde demgegenüber der Gleitring (14) auf einer dem Einschraubquerschnitt des Bolzens (18) entsprechenden Fläche druckentlastet.

Beaufschlagt man nun den Ringraum (21) (vgl. Fig. 4) der durch den Lagerdeckel (6) und den Führungsring (15) gebildeten Axialnut, in der der Gleitring (14) aufgenommen ist, über den Anschluß (17) mit Druckluft, so wird der Gleitring (14) mit seiner keilförmig verlaufenden, inneren Stirnfläche (14b) gegen die im gleichen Sinne keilförmig verlaufende Umfangsfläche der Gleitscheibe (11) gepreßt Durch die keilförmige Berührung wird erreicht daß der Gleitring (14) sicher an der Innenfläche (la) des Gehäuses (1) bzw. der inneren Umfangsfläche des Lagerdeckels (6) gehalten wird. Die gegeneinander gleitenden Flächen des Gleitringes (16) und der Gleitscheibe (11) lassen eine im wesentlichen in Umfangsrichtung gerichtete Reibkraft entstehen, die bestrebt ist, die Gleitscheibe (11) entgegen der Drehrichtung des Zellenrades (4) zu verdrehen. Um diese Verdrehung zu ermöglichen, ist die Gleitscheibe (11) lose in einer Ausdrehung eines mit der Platte (10) verschraubten -3-

Claims

AT 395 842 B Zentrierringes (22) gehalten und stützt sich gegen die Platte (10) über Kugelführungen ab. Gemäß Fig. 5 umfaßt jede Kugelführung eine als flache Nut (10a) ausgebildete Führungsbahn in der Platte (10) und eine Kugel (23), die in einer Bohrung (11a) der Gleitscheibe (11) nahezu vollständig aufgenommen ist und lediglich um einen geringen, mittels einer Justierschraube (24) einstellbaren Betrag über die innere Stirnfläche der Gleitscheibe (11) vorsteht. Die Abdichtung zwischen der Platte (10) und der Gleitscheibe (11) besorgt ein O-Ring (25). Die Verdrehung der Gleitscheibe (11) gegenüber der Platte (10) bewirkt - wie bereits beschrieben - über die Mitnehmerbolzen (13) in den schräg verlaufenden Nuten (12), daß die Dichtleistenanordnungen (9) aus der in den Figuren bei stillstehender Schleuse dargestellten Lage radial nach außen gedrückt werden und die gewünschte Abdichtung zwischen den Zellenradstegen (7b) und der Innenwand (la) des Schleusengehäuses (1) erzeugen. Die Größe der auf diese Weise erzeugten radialen Anpreßkraft hängt selbstverständlich von der Neigung der Nuten (12) und von dem Reibungskoeffizienten zwischen dem Gleitring (14) und der Gleitscheibe (11) ab, jedoch ändert sich die radiale Abdichtung stets gleichlaufend mit der axialen Abdichtung. Die Güte dieser Abdichtung ist im Prinzip nicht mehr vom Verschleißzustand der betreffenden Dichtelemente abhängig. Allerdings ist zu berücksichtigen, daß zwischen den gegeneinander beweglichen Teilen Haftteibungskräfie auf-treten, die bekanntlich größer als die entsprechenden Gleitreibungskräfte sind. Zur Überwindung dieser Haftreibungskräfte empfiehlt es sich daher, den auf die Gleitringe (14) wirkenden Mediumsdruck in periodischen Abständen kurzzeitig zu erhöhen. Dies kann in der in Figur 4 skizzierten Weise geschehen. Der Anschluß (17) ist über eine Druckluftleitung mit einem pneumatisch gesteuerten ODER-Element (43) verbunden. An dessen rechtem Eingang liegt ein sogenannter Haltedruck (pj) an, der einer vorgegebenen Anpreßkraft des Gleitrings (14) an die Gleitscheibe (11) entspricht. Der Haltedruck (pj) wird aus einer Druckluftquelle (41) von demgegenüber höherem Druck mittels eines Druckreglers (42) erzeugt. Aus der gleichen Druckquelle (41) wird über einen weiteren Druckregler (45) ein über dem Haltedruck (pj) liegender Verstelldruck (p2) erzeugt. Über ein Magnetventil (44) wird dieser Verstelldruck (p2) in periodischen Zeitabständen kurzzeitig an den anderen, linken Eingang des ODER-Elementes (43) angelegt. Das Magnetventil (44) erhält hierzu bei (46) die entsprechenden elektrischen Steuersignale einer nicht dargestellten Steuerung. PATENTANSPRÜCHE 1. Zellenradschleuse zum Dosieren von Schüttgut, bestehend aus einem Gehäuse mit ein» oberseitigen Einlauföffnung und einer unterseitigen Auslauföffnung, sowie zwei seitlichen Lagerdeckeln, in denen die Welle eines Zellenrades gelagert ist, das mehrere, sich von der Welle zu der Innenwand des Gehäuses erstreckende Zellenradstege zwischen zwei kreisförmigen Seitenscheiben umfaßt, gegen deren jeweils dem benachbarten Lagerdeckel zugewandte Stirnfläche im Bereich deren größten Durchmessers ein verdrehsicher, jedoch axial verschiebbar in dem betreffenden Lagerdeckel geführter und gegen die Seitenscheiben axial mit einstellbarer Kraft anpreßbarer Gleitring anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Seitenscheiben eine drehfest mit der Zellenradwelle (5) verbundene Platte (10) und eine auf deren Außenseite angeordnete und relativ zu ihr verdrehbar gelagerte Gleitscheibe (11), auf deren Außenseite der Gleitring (14) aufliegt, umfaßt, daß jeder der Gleitringe (14) mittels eines Druckfluids an die Außenseite der Gleitscheibe (11) anpreßbar ist, daß jede der Gleitscheiben (11) auf ihrer den Zellenradstegen (6,7) zugewandten, inneren Stirnfläche im Bereich der Zellenradstege (7) Nuten (12) aufweist, die in der Weise schräg verlaufen, daß ihr in Drehrichtung voreilendes Ende einen größeren radialen Abstand von der Zellenradwelle (5) hat als ihr Anfang, und daß zumindest jeder zweite Zellenradsteg (7) in seiner der Innenwand (la) des Schleusengehäuses (1) zugewandten Stirnfläche einen zu der Zellenradwelle (5) parallelen Führungsschlitz aufweist, in dem eine Dichtleistenanordnung (9) radial verschiebbar aufgenommen ist, die an jeder ihrer seitlichen Stirnflächen einen axial gerichteten Mitnehmerbolzen (13) aufweist, der in die gegenüberliegende Nut (12) der betreffenden Gleitscheibe (11) eingreift.
2. Zellenradschleuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Dichtleistenanordnungen (9) aus ein» Dichtleiste (9a) und einem mit ihr kraftschlüssig verbundenen Dichtleistenträger (9b) besteht und daß die Mitnehmerbolzen (13) in den Dichtleistenträgem (9b) sitzen.
3. Zellenradschleuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Gleitscheiben (11) sich auf der zugehörigen Platte (10) über mehrere, über den Umfang gleichmäßig verteilte Kugelführungen (23, 10a) abstützt. -4- AT 395 842 B
4. Zellenradschleuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kugelführung aus einer flachen Führungsnut (10a) in der Platte (10) sowie einer in einer Bohrung der Gleitscheibe (11) teilweise aufgenom-menen Kugel (23) besteht, deren Überstand über die innere Stirnfläche der Gleitscheibe (11) mittels einer von außen in die Bohrung eingedrehten Schraube (24) justierbar ist.
5. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Gleit-scheibe (11) und der betreffenden Platte (10) ein O-Ring (25) angeordnet ist.
6. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche (14b) zwischen dem Gleitring (14) und der Gleitscheibe (11) derart keilförmig verläuft, daß die Anpreßkraft eine den Gleitring (14) radial nach außen drückende Kraftkomponente erzeugt
7. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Gleitringe (14) nach Art eines Ringkolbens ausgebildet und abgedichtet in einer axialen Ringnut des betreffenden Lagerdeckels (6) geführt ist, und daß das Druckfluid über einen in den Ringraum (21) zwischen dem Nutengrund und der ringförmigen äußeren Stirnfläche (14a) des Gleitrings (14) mündenden Anschluß (17) zuführbar ist.
8. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit jedem Gleitring (14) ein eine Verdrehsicherung bildender Bolzen (18) kraftschlüssig verbunden ist, der durch den Lagerdeckel (6) herausgeführt und als Hubbegrenzung (19,20a) für den Gleitring (14) ausgebildet ist
9. Zellenradschleuse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Lagerdeckel (6) herausragende Teil des Bolzens (18) von einer druckdicht mit dem Lagerdeckel (6) verbundenen, transparenten Kappe (20) umschlossen ist.
10. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelanschluß (17) mit dem Ausgang eines pneumatisch gesteuerten ODER-Elements verbunden ist, an dessen einem Eingang ein einer vorgegebenen Anpreßkraft des Gleitrings (14) an die betreffende Gleitscheibe (11) entsprechender Haltedruck (pj) anliegt und an dessen anderem Eingang über ein Magnetventil kurzzeitig ein einer vorgegebenen Verstellkraft entsprechender, höherer Verstelldruck (P2) anlegbar ist.
11. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer zwischen dem Lagerdeckel (6) und der betreffenden Seitenscheibe (10,11) des Zellenrades (4) als Druckraum ausgebildet und mit einem Speirfluid beaufschlagbar ist, dessen Druck über dem höchsten, im Innenraum der Schleuse herrschenden Druck liegt. Hiezu 5 Blatt Zeichnungen -5-