AT401259B - Zellenradschleuse mit einer dichtungsanordnung zwischen der zellenradseitenscheibe und dem zugehörigen lagerdeckel - Google Patents

Description

AT 401 259 B

Die Erfindung betrifft eine Zellenradschleuse, bestehend aus einem Gehäuse, in dessen zylindrischem Innenraum ein Zellenrad mit Seitenscheiben angeordnet ist, wobei zwischen jeder Seitenscheibe und einem zugehörigen Lagerdeckel des Gehäuses eine Dichtungsanordnung vorgesehen ist.

Die DD 260 687 A (= DE 38 02 924 A1) zeigt eine Zellenradschleuse der eingangs genannten Art. Die Dichtungsanordnung besteht aus einem Dichtring aus nachgiebigem Material, das auf Stahlblech aufgeklebt ist und mittels in den Lagerdeckeln vorgesehenen, axial orientierten Verstellelementen gegen die bearbeitete Stirnfläche der betreffenden Seitenscheibe des Zellenrades andrückbar ist. Der an der jeweiligen äußeren Stirnfläche der Seitenscheiben des Zellenrades der bekannten Schleuse vorgesehene, koaxiale Metallring wirkt mit dem Dichtring nicht zusammen, sondern ist funktionsmäßig Bestandteil einer Labyrinthdichtung, was auch für den gleichartigen, weiteren koaxialen Metallring um die Nabe herum in Verbindung mit dem in diese eingreifenden Lagerdeckel gilt. Nachteilig ist bei der bekannten Dichtungsanordnung, daß der Gleitring einem unvermeidbaren Verschleiß unterworfen ist, der um so höher ist, je stärker der Gleitring gegen die Stirnfläche der Seitenscheibe angepreßt wird. Der notwendige Anpressdruck muß um so höher sein, je größer die Druckdifferenz zwischen der Einlauf- und der Auslaufseite der Schleuse ist. Des weiteren ist es schwierig, mit einem derartigen Geitring einen - in Strömungsrichtung gesehen - langen Dichtspalt zu verwirklichen, was an sich wünschenswert wäre, da die Dichtwirkung um so besser ist, je länger (und je enger) der Dichtspalt ist. Einer entsprechenden Verbreiterung des Gleitringes steht aber entgegen, daß die Gefahr einer ungleichmäßigen Abnützung mit wachsender Breite des Gleitringes größer wird.

Bei der aus der GB 415 011 A bekannten Zellenradschleuse ist das Zellenrad nach dem Gleitringprinzip abgedichtet. Dabei ist der Gleitring in der Ausführungsform nach Figur 6 der GB 415 011 A mittels vorgespannter Schraubendruckfedern belastet. Diese bilden die den Gleitring elastisch andrückenden Federmittel. An den oben beschriebenen, grundsätzlichen Nachteilen einer derartigen Lösung ändert diese bekannte Ausführungsform nichts.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zellenradschleuse der eingangs angegebenen Art mit einer verbesserten Dichtungsanordnung zu schaffen, die nur geringem Verschleiß unterliegt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der dem benachbarten Lagerdeckel zugewandten Stirnfläche jeder Seitenscheibe ein zu der Achse des Zellenrades koaxialer Metallring befestigt ist, dessen äußere Umfangsfläche von einem Füllring aus Kunststoff umgeben ist, dessen äußere Mantelfläche des zylindrischen Innenraumes des Gehäuses um die Breite eines Dichtspaltes beabstandet ist, und daß Federmittel den Füllring sowohl in axialer als auch in radialer Richtung belasten.

Durch den im Rahmen dieser Lösung vorgeschlagenen, zu der Achse des Zellenrades koaxialen Metallring auf der dem benachbarten Lagerdeckel zugewandten Stirnfläche jeder Seitenscheibe des Zellenrades wird ein langer Strömungsweg geschaffen. In diesem Strömungsweg ist nun der Füllring angeordnet, der zwar gegenüber dem Metallring stillsteht, jedoch wegen der gewählten, schwimmenden Konstruktionen nur geringe radiale und axiale Andruckkräfte erfordert, die mittels der Federanordnung erzeugt werden. Der Füllring ist daher weitgehend kräftefrei und deshalb nur geringem Verschleiß unterworfen. Der zwischen der äußeren Umfangsfläche des Füllringes und dem entsprechenden Innenwandbereich des Schleusengehäuses verbleibende Dichtspalt, der Voraussetzung für die in bezug auf das Gehäuse schwimmende Anordnung des Füllringes ist, kann sehr klein gehalten werden. Es genügt eine Spaltweite, die gleich der thermischen Dehnung (also Durchmesservergrößerung) der Zellenradseitenscheiben bei der höchsten vorkommenden Betriebstemperatur ist, zuzüglich der üblichen Toleranzen zum Ausgleich von Unrundheiten, und einer etwaigen Durchbiegung der Zellenradwelle bei hoher Druckdifferenz zwischen der Einlauf- und der Auslaufseite der Schleuse. Da der Dichtspalt eng und mit großer Spaltlänge ausgebildet werden kann, ist bei der Erfindung die erzielbare Dichtwirkung sehr gut. Gleichzeitig entfallen alle Nachteile der bisherigen Dichtungsanordnungen, nämlich hoher Verschleiß, Erwärmung und damit Dehnung der Zellenradseitenscheiben schon aufgrund der Reibung zwischen diesen und der Dichtungsanordnung, sowie hoher Steuerungsaufwand zur Einstellung der Anpreßkraft der Dichtungsanordnung.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäß vorgesehenen Federmittel zeichnet sich dadurch aus, daß die Federmittel aus einem elastischen Profilring bestehen, der in axialer und radialer Richtung über die dem Lagerdeckel zugewandte Stirnfläche des Füllringes übersteht und in geringem Maße komprimiert einerseits gegen die Innenwand des Lagerdeckels, anderseits gegen die Wand des zylindrischen Innenraumes anliegt.

Bei dieser Ausführungsform kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß der Füllring in seiner äußeren Mantelfläche eine Durchmesserstufe zur teilweisen formschlüssigen Aufnahme des elastischen Profilringes hat. Bewährt hat es sich dabei, daß gemäß einem Vorschlag der Erfindung der Füllring und der Profilring aus elastomeren Material miteinander verklebt sind.

Da Metall und Kunststoff sehr unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, ist es außerdem vorteilhaft, wenn der Füllring an einer Stelle seines Umfanges einen durchgehenden Schlitz hat. Damit 2

AT 401 259 B werden Temperaturdehungen aufgenommen, können also nicht zu Spannungskonzentrationen führen.

Eine andere vorteilhafte Federanordnung ist erfindungsgemäß dadurch ausgezeichnet, daß die Federmittel aus zwischen dem Lagerdeckel und der diesem zugewandten Stirnfläche des Füllringes angeordneten Schraubendruckfedern und aus mindestens einem zwischen der Wand des zylindrischen Innenraumes und der äußeren Mantelfläche des Füllringes angeordneten Elastomerring, der den Füllring in radialer Richtung belastet, bestehen.

Eine vorteilhafte und räumlich günstige Weiterbildung dieser Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerring teilweise in einer Umfangsnut des Füllringes aufgenommen ist.

In der Zeichnung ist eine Zellenradschleuse nach der Erfindung in beispielhaft gewählten Ausführungsformen vereinfacht dargestellt.

Es zeigt: Fig. 1 die Zellenradschleuse im Längsschnitt, Fig. 2 den eine ersten Ausführungsform der Dichtungsanordnung wiedergebenden Bereich II in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, und Fig. 3 den eine zweite Ausführungsform der Dichtungsanordnung wiedergebenden Bereich III in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.

Die Zellenradschleuse üblicher Bauart besteht aus einem Gehäuse 1, das oberseitig einen Schüttguteinlauf 1a und unterseitig einen Schüttgutauslauf 1b hat. Zwischen der Einlauf- und der Auslaufseite kann eine Druckdifferenz in der Größenordnung von z.B. einigen Bar (Hektopascal) bestehen. Das in einer zylindrischen Bohrung des Gehäuses 1 angeordnete Zellenrad umfaßt im wesentlichen eine Welle 2, eine Anzahl (z.B. 12) Zellenradstege 3 sowie Seitenscheiben 4a und 4b. Die Welle 2 ist in seitlichen Lagerdek-keln 5a und 5b des Gehäuses 1 gelagert. Zwischen jedem Lagerdeckel 5a bzw. 5b und der gleichseitigen Seitenscheibe 4a bzw. 4b ist eine Dichtungsanordnung vorgesehen, die eine Leckluftströmung von der Einlauf- zur Auslaufseite (oder umgekehrt) der Schleuse vermeidet und von der unterschiedliche Ausführungsformen nachfolgend anhand der Figuren 2 und 3 beschrieben werden.

Die in Fig. 2 dargestellte Dichtungsanordnung umfaßt einen zu der Achse des Zellenrades 10 koaxialen Metallring 6a, der auf die Seitenscheibe 4a aufgeschweißt ist und in einem geringen Abstand von dem gleichseitigen Lagerdeckel 5a endet. Auf dem Metallring 6a sitzt lose ein Füllring 7a aus Kunststoff. Bei stillstehendem Zellenrad 10, ohne Differenzdruck zwischen der Einlauf- und der Auslaufseite der Schleuse und bei Umgebungstemperatur verbleibt zwischen der äußeren Umfangsfläche des Füllringes 7a und der Wand 1c des zylindrischen Innenraumes Gehäuses 1 ein geringer Dichtspalt s. Der Füllring 7a hat auf seiner dem Lagerdeckel 5a zugewandten Stirnfläche eine Durchmesserstufe, besitzt also ein etwa L-förmiges Profil. Diese Durchmesserstufe wird von einem Profilring 8a ausgefüllt, der Rechteckquerschnitt hat und aus einem Elastomeren, z.B. Moosgummi, besteht. Dieser elastische Profilring 8a ist so bemessen, daß er sowohl in radialer Richtung (in Richtung der Wand 1c des Gehäuses 1) als auch in axialer Richtungen Richtung des Lagerdeckels 5a) über den Füllring 7a übersteht und mit seinen überstehenden Flächen in leicht komprimiertem Zustand einerseits gegen die Wand 1c des Gehäuses 1, andererseits gegen die Innen- oder Stirnwand des Lagerdeckels 5a anliegt. Die dadurch sowohl in radialer als auch in axialer Richtung auf den Füllring 7a ausgeübten Kräfte halten diesen in leichter Anlage einerseits gegen die äußere Umfangsfläche des Metallringes 6a, andererseits die außenseitige Stirnfläche der Seitenscheibe 4a. Obwohl die hierdurch auf den stillstehenden Füllring 7a in Umfangsrichtung ausgeübten, durch die Drehung des Zellenrades hervorgerufenen Mitnahmekräfte gering bleiben, kann es zweckmäßig sein, den Füllring 7a mit einer Verdrehsicherung auszustatten, z.B. in Form eines in dem Lagerdeckel 5a befestigten und in den Füllring 7a reichenden Stiftes(nicht dargestellt). Außerdem empfiehlt es sich, den Füllring 7a an einer Stelle seines Umfanges mit einem durchgehenden Schlitz 9a zu versehen, wie in Fig. 1 angedeutet. In der Praxis wird man die Füllringe jedoch so einbauen, daß die betreffenden Schlitze um 90 * gedreht gegenüber der zeichnerischen Darstellung zu liegen kommen, da anderenfalls (hier im Auslaufbereich) zusätzliche unerwünschte Spalte entstehen würden.

Der Füllring 7a und der Elastomerenring 8a können zumindest bereichsweise miteinander verklebt sein, so daß sie gemeinsam ein einstückiges Bauteil bilden.

Wird ein besonders geringer Verschleiß des Füllringes 7a angestrebt, so kann mit gewissen Einbußen hinsichtlich der Dichtwirkung auf ein axiales Andrücken des Füllringes 7a gegen die außenseitige Stirnfläche der Seitenscheibe 4a verzichtet werden. Da in diesem Fall der Elastomerenring 8a in axialer Richtung nicht über den Füllring 7a überzustehen braucht (oder zumindest in dieser Richtung nicht axial komprimiert einbebaut werden muß), kann der Profilring statt zwischen der Wand 1c und dem Füllring 7a (wie in Fig. 2 gezeigt), auch zwischen dem Füllring 7a und der äußeren Mantelfläche des Metallringes 6a angeordnet werden (nicht dargestellt).

Wesentliches Merkmai der Dichtungsanordnung nach Fig. 2 wie auch derjenigen nach der im Folgenden beschriebenen Figur 3 ist die in bezug auf das Gehäuse 1 und die entsprechenden Lagerdeckel schwimmende Anordnung des Füllrings, der also thermischen Dehnungen der Zellenradseitenscheiben, 3

Claims (7)

1. ΑΤ 401 259 Β einer Durchbiegung der Welle 2 des Zellenrades 10 infolge hoher Druckdifferenz zwischen der Einlauf- und der Auslaufseite der Schleuse und anderen, in gleicher Weise wirkenden Einflüssen zu folgen vermag, ohne daß hierdurch zusätzliche, verschleißfördernde (Zwangs-) Kräfte entstehen. Vielmehr vergrößert oder verkleinert sich lediglich der Spalt s in entsprechendem Maße. Die in Fig. 3 dargestellte, zweite Ausführungsform der Dichtungsanordnung unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 2 nur durch Ersatz des Profilringes 8a durch andere Federmittel. Diese bestehen einerseits aus Schraubendruckfedern 8b, die zwischen dem Lagerdeckel 5b und der diesem zugewandten Stirnfläche des Füllringes 7b angeordnet sind, andererseits aus zwei Elastomerringen 8c, die mit einem Teil ihres Querschnitts in parallelen Umfangsnuten 11 in der äußeren Mantelfläche des Füllrings 7b aufgenommen sind und im übrigen gegen die Innenwand 1c des Gehäuses 1 unter geringfügiger radialer Kompression anliegen, so daß der Dichtspalt s durch diese Elastomerringe unterbrochen ist. Die Elastomerenringe 8c drücken dementsprechend den Füllring 7b gegen die äußere Umfangsfläche des Metallringes 6b. Da für die Elastomerringe 8c auch sehr verschleißfeste, elastische Kunststoffe zur Verfügung stehen, kann auf die im Zusammenhang mit Fig. 2 erwähnte Verdrehsicherung im allgemeinen verzichtet werden. Bei sich drehendem Zellenrad wandern der Füllring 7b und die Elastomerenringe 8c mit mehr oder minder großem Schlupf im Verhältnis zur Drehzahl des Zellenrades mit dessen Drehung mit. Patentansprüche 1. Zellenradschleuse, bestehend aus einem Gehäuse (1), in dessen zylindrischem Innenraum ein Zellenrad (10) mit Seitenscheiben (4a, 4b) angeordnet ist, wobei zwischen jeder Seitenscheibe (4a, 4b) und einem zugehörigen Lagerdeckel (5a, 5b) des Gehäuses (1) eine Dichtungsanordnung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem benachbarten Lagerdeckel (5a, 5b) zugewandten Stirnfläche jeder Seitenscheibe (4a, 4b) ein zu der Achse des Zellenrades (10) koaxialer Metallring (6a, 6b) befestigt ist, dessen äußere Umfangsfläche von einem Füllring (7a, 7b) aus Kunststoff umgeben ist, dessen äußere Mantelfläche von der Wand (1c) des zylindrischen Innenraums des Gehäuses (1) um die Breite eines Dichtspaltes (s) beabstandet ist, und daß Federmittel (8a, 8b, 8c) den Füllring (7a, 7b) sowohl in axialer als auch in radialer Richtung belasten.
2. 2. Zellenradschleuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federmittel aus einem elastischen Profilring (8a) bestehen, der in axialer und radialer Richtung über die dem Lagerdeckel (5a) zugewandte Stirnfläche des Füllringes (7a) übersteht und in geringem Maße komprimiert einerseits gegen die Innenwand des Lagerdeckels (5a), andererseits gegen die Wand (1c) des zylindrischen Innenraums anliegt.
3. 3. Zellenradschleuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllring (7a) in seiner äußeren Mantelfläche eine Durchmesserstufe zur teilweisen formschlüssigen Aufnahme des elastischen Profilringes (8a) hat.
4. 4. Zellenradschleuse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllring (7a) und der Profilring (8a) aus elastomerem Material miteinander verklebt sind.
5. 5. Zellenradschleuse nach einem der Ansprüche 2 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Füllring (7a) an einer Stelle seines Umfanges einen durchgehenden Schlitz (9a) hat.
6. 6. Zellenradschleuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federmittel aus zwischen dem Lagerdeckel (5b) und der diesem zugewandten Stirnfläche des Füllringes (7b) angeordneten Schraubendruckfedern (8b) und aus mindestens einem zwischen der Wand (1c) des zylindrischen Innenraums und der äußeren Mantelfläche des Füllringes (7b) angeordneten Elastomerring (8c), der den Füllring (7b) in radialer Richtung belastet, bestehen.
7. 7. Zellenradschleuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerring (8c) teilweise in einer Umfangsnut (11) des Füllringes (7b) aufgenommen ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 4