CH677354A5

CH677354A5 -

Info

Publication number: CH677354A5
Application number: CH4363/88A
Authority: CH
Inventors: Dieter Heep; Paul Vogel; Anton Mutscheller
Original assignee: Waeschle Maschf Gmbh
Priority date: 1987-12-15
Filing date: 1988-11-24
Publication date: 1991-05-15
Also published as: JP2650992B2; GB2213881A; GB8828773D0; DE3742521C1; AT395842B; FR2624487A1; IT1227481B; US4915265A; NL192787B; JPH01197226A; NL8803001A; ATA291888A; GB2213881B; NL192787C; IT8822686A0

Description

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Beschreibung

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 PTFE-Kunststoff und dient zur Abdichtung der jeweiligen Kammern zwischen den Seitenscheiben des Zellenrades und den Lagerdeckeln gegen das Eindringen von staubförmigen Anteilen des Schüttgutes und zur Verhinderung einer Leckluftströmung, die anderenfalls bei einem zwischen der Einlaufseite und der Auslaufseite der Schleuse bestehenden Differenzdruck durch diese Kammern hindurch entstehen würde. Hierzu wird der Gleitring mitteis mehrerer über den Umfang des betreffenden Lagerdeckels verteilt angeordneter und sich gegen diesen abstützender, vorgespannter Schraubendruckfedern gegen die betreffende Seitenscheibe gedrückt. Es hat sich gezeigt, dass die Reibungsbedingungen und die Kräfte, die im Bereich der aufeinander gleitenden Flächen von Gleitring und Seitenscheibe entstehen, schwierig vorherzusagen bzw. im vorhinein zu berechnen sind, da sie von zahlreichen Einfiussgrössen, die zudem teilweise auch zeitabhängig veränderlich sind, abhängen, so etwa von der Materialpaarung Gleitring/ Seitenscheibe, der Druckdifferenz zwischen Einlaufseite und Auslaufseite der Schleuse und dem Verschleisszustand des Gleitrings. Hinzu kommt, dass die Schraubendruckfedern im Bereich ihrer jeweiligen Auflagefläche auf dem Gleitring örtliche Durchbiegungen bewirken und dass die Vorspannung dieser Schraubendruckfedern und damit die Anpresskraft des Gleitrings an die zugehörige Seitenscheibe mit zunehmenden Verschleiss des Gleitrings abnimmt.

Aus der DE-PS 3 623 454 ist eine Zellenradschleuse bekannt, in deren Zelienradstegen zur radialen Abdichtung Dichtleistenanordnungen vorgesehen sind, die gegen die Innenwand des Schleusengehäuses mitteis einer Anpresskraft angedrückt werden, die durch eine zentrale Ver-stelieinrichtung erzeugt wird. Hierzu ist die Zellen-radweiie als Hohlwelle ausgebildet und nimmt eine axial verschiebbare und durch eine Schraubendruckfeder belastete Verstellstange auf, die wenigstens zwei axial voneinander beabstandete Kegel-fiächen aufweist, auf denen die Enden von Schubstangen aufsitzen, die in Bohrungen der Zel-lenradstege geführt sind und mit ihren aussenlie-genden Enden die Dichtleistenanordnungen radial nach aussen drücken. Der so erzeugten Anpresskraft entgegen wirkt je Dichtleistenanordnung eine Rückstelikraft, die durch weitere Schraubendruck-federn erzeugt ist und das Bestreben hat, die Dichtleistenanordnungen zurück in die sie aufnehmenden Führungsschlitze in den jeweiligen Zelienradstegen 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 Schraubendruckfeder 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 Zelienradstegen und der von ihnen überstrichenen Innenwand des Schleusengehäuses zu schaffen, die konstruktiv einfacher als bei der aus der DE-PS 3 623 454 bekannten Schleuse ist.

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

Der Kern 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 exzenterähnlichen, kraftschlüssigen Verbindung mit den Dichtleistenanordnungen stehen, so dass die im wesentlichen in Umfangsrich-tung wirkende Reibkraft zwischen dem jeweiligen Gleitring und der zugeordneten 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 abhängigen Ansprüchen 2 bis 11 angegeben.

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

Bei einer weiteren, im Anspruch 10 angegebenen, bevorzugten Ausführungsform wird die Konstanz der Anpresskraft, die den Gleitring gegen die Gleit-scheibe hält, in konstruktiv einfacher Weise dadurch sichergestellt, dass der Gleitring in vorzugsweise periodischen Abständen kurzzeitig, d.h. vorübergehend mit einer gegenüber der Anpresskraft höheren Verstellkraft beaufschlagt wird, die so bemessen ist, dass die Haftreibung zwischen dem Gleitring und seinen Führungen mit Sicherheit überwunden wird. Da die Verstellkraft nur vorübergehend 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 Gleitringen auf PTFE-Ba-sis wichtig, da deren Anpresskraft innerhalb eines verhältnismässig schmalen Bereiches konstant gehalten werden muss-, wenn ein optimaler Kompromiss

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zwischen Verschleissverhalten und Abdichtwir-kung 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. Dessen Druck soll über dem höchsten, im Innenraum der Schleuse herrschenden Druck liegen.

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

Fig. 1 einen halben Längsschnitt durch die Zellenradschleuse,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie A-A in Fig. 1,

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

Fig. 4 einen vergrösserten Teilschnitt entsprechend dem Bereich X in Fig. 1 und

Fig. 5 einen vergrösserten Teilschnitt entsprechend dem Bereich Y in Fig. 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 Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, umfasst das Zellenrad 4 fest mit der Welle 5 verbundene, abwechselnd angeordnete schmale Zellenradstege 7a und breite Zellenradstege 7b. Die breiten 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 Welle 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, uzw. 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 Verschluss 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 Umfangsflä-che der Gleitscheibe 11 gepresst. Durch die keilförmige Berührung wird erreicht, dass der Gleitring 14 sicher an der Innenfläche 1a des Gehäuses 1 bzw. der inneren Umfangsfläche des Lagerdeckels 6 gehalten wird. Die gegeneinander gleitenden Flächen des Gleitringes 14 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 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

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der Platte 10 und der Gleitscheibe 11 besorgt ein O-Ring 25. Die Verdrehung der Gleitscheibe 11 gegenüber der Platte IQ bewirkt - wie bereits beschrieben - über die Mitnehmerbolzen 13 in den schräg verlautenden 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 Zelienradstegen 7b und der Innenwand 1a 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 Ver-schleisszustand der betreffenden Dichtelemente abhängig.

Allerdings ist zu berücksichtigen, dass zwischen den gegeneinander beweglichen Teilen Haftreibungskräfte auftreten, die bekanntlich grösser als die entsprechenden Gleitreibungskräfte sind. Zur Überwindung dieser Haftreibungskräfte empfiehlt es sieh 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 pt an, der einer vorgegebenen Anpresskraft des Gleitrings 14 an die Gleitscheibe 11 entspricht. Der Haltedruck pt 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 pi liegender Verstelldruck p2 erzeugt. Über ein Magnetventil 44 wird dieser Versteifdruck 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.

Claims

Patentansprüche

1, Zellenradschleuse zum Dosieren von Schüttgut, bestehend aus einem Gehäuse mit einer oberseitigen Einlauföffnung und einer unterseitigen Auslauföffnung, sowie zwei seitlichen Lager-deckein, 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 La-gerdeckel zugewandte Stirnfläche im Bereich deren grössten Durchmessers ein verdrehsicher, jedoch axial verschiebbar in dem betreffenden Lagerdeckel geführter 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 Druck-fluids an die Aussenseite der Gleitscheibe (11) anpressbar ist,

- dass jede der Gleitscheiben (11) auf ihrer den Zelienradstegen (7a, 7b) 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 (1a) 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 einer Dichtleiste (9a) und einem mit ihr kraftschlüssig oder formschlüssig verbundenen Dichtleistenträger (9b) besteht und dass die Mitnehmerbolzen (13) in den Dichtleistenträgern (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. 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 aufgenommenen 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 Gleitscheibe (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 kegelförmig 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 oder formschlüssig ver-

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bunden 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 Druck-mittelanschluss (17) mit dem Ausgang eines pneumatisch gesteuerten ODER-Elements verbunden ist, an dessen einem Eingang ein einer Anpresskraft des Gleitrings (14) an die betreffende Gleitscheibe (11) entsprechender Haltedruck (pi) anliegt und an dessen anderem Eingang über ein Magnetventil vorübergehend 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 Sperrfluid beaufschlagbar ist.

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