CH684474A5 - Zellenradschleuse mit einer Dichtungsanordnung zwischen der Zellenradseitenscheibe und dem zugehörigen Lagerdeckel. - Google Patents
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Description
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CH 684 474 A5
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Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Zellenradschieuse der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.
Als Dichtungsanordnung zwischen jeder Seitenscheibe und dem zugehörigen Lagerdeckel des Gehäuses ist ein von der Lagerdeckelseite her gegen die diesem Lagerdeckel zugewandte Stirnfläche der betreffenden Seitenscheibe elastisch angedrückter Gleitring bekannt. Allerdings ist der Gleitring einem unvermeidbaren Verschleiss unterworfen, 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 Einiauf-und der Auslaufseite der Schleuse ist. Des weiteren ist es schwierig, mit einem derartigen Gleitring einen - im 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 un-gieichmässigen Abnützung mit wachsender Breite des Gleitringes grösser wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zellenradschieuse der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art mit einer verbesserten Dichtungsanordnung zu schaffen, die nur geringem Verschleiss unterliegt.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches I angegebenen Merkmale gelöst.
Durch den im Rahmen dieser Lösung vorgeschlagenen, zu der Achse des Zellenrades koaxialen Metallring auf der dem benachbarten Lagerdek-kel 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 Konstruktion 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 Füllrings ist, kann sehr klein gemacht werden. Es genügt eine Spaltweite, die gleich der thermischen Dehnung (also Durchmesservergrösse-rung) der Zellenradseitenscheiben bei der höchsten vorkommenden Betriebstemperatur ist, zuzüglich der üblichen Toleranzen zum Ausgleich von Un-rundheiten, und einer etwaigen Durchbiegung der Zellenradwelle bei hoher Druckdifferenz zwischen der Einlauf- und der Auslaufseite der Schleuse. Die erzielte Dichtwirkung ist wegen des engen Dichtspaltes und der grossen Spaltlänge 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 geeignete Federanordnung und deren Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 4 angegeben.
Da Metall und Kunststoff sehr unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, ist es ausserdem vorteilhaft, den Füllring gemäss Anspruch 5 an einer Stelle seines Umfanges durch einen Schlitz zu unterbrechen. Damit werden Temperaturdehnungen aufgenommen, können also nicht zu Spannungskonzentrationen führen.
Eine andere vorteilhafte Federanordnung und deren Weiterbildung ist Gegenstand der Ansprüche 6 und 7.
In der Zeichnung ist eine Zellenradschieuse nach der Erfindung in beispielhaft gewählten Ausführungsformen vereinfacht dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 die Zellenradschieuse im Längsschnitt
Fig. 2 den eine erste 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 Zellenradschieuse 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) Zelienradstege 3 sowie Seitenscheiben 4a und 4b. Die Welle 2 ist in seitlichen Lagerdeckeln 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 Fig. 2 bis 4 beschrieben werden.
Die in Fig. 2 dargestellte Dichtungsanordnung umfasst einen zu der Achse des Zellenrades 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, ohne Differenzdruck zwischen der Einlauf- und der Auslaufseite der Schleuse und bei Umgebungstemperatur verbleibt zwischen der äusseren Umfangsfläche des Füllringes 7a und der zylindrischen Innenwand 1c des Schleusengehäuses 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 einen Rechteckquerschnitt hat und aus einem Elastomeren, z.B. Moosgummi, besteht. Dieser ela-
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stische Profilring 8a ist so bemessen, dass er sowohl in radialer Richtung (in Richtung der Innenwand 1 c des Gehäuses 1 ) als auch in axialer Richtung (in Richtung des Lagerdeckels 5a) über den Füllring 7a übersteht und mit seinen überstehenden Flächen in leicht komprimiertem Zustand einerseits gegen die Innenwand 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 Um-fangsrichtung 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 an einer Stelle seines Umfanges mit einem durchgehenden Schlitz zu versehen, wie in Fig. 1 bei 9a 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 Ein-bussen 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 eingebaut werden muss), kann der Profilring statt zwischen der Gehäusewand 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 Merkmal der Dichtungsanordnung nach Fig. 2 wie auch derjenigen nach der im folgenden beschriebenen Fig. 3 ist die in bezug auf das Gehäuse 1 und die entsprechenden Lagerdek-kel schwimmende Anordnung des Füllrings, der also thermischen Dehnungen der Zellenradseiten-scheiben, einer Durchbiegung der Zellenradwelle infolge hoher Druckdifferenz zwischen der Einlaufund der Auslaufseite der Schleuse und anderen, in gleicher Weise wirkenden Einflüssen zu folgen vermag, ohne dass hierdurch zusätzliche, verschleiss-fördernde (Zwangs-)Kräfte entstehen. Vielmehr ver-grössert 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 Elastomerenringen 8c, die mit einem Teil ihres Querschnitts in parallelen Umfangsnuten in der äusseren Mantelfläche des Füllrings 7a aufgenommen sind und im übrigen gegen die Innenwand Ic des Gehäuses 1 unter geringfügiger radialer Kompression anliegen, so dass der Dichtspalt s durch diese Elastomerenringe unterbrochen ist. Die Elastomerenringe 8c drücken dementsprechend den Füllring 7a gegen die äussere Umfangsfläche des Metallringes 6b. Da für die Elastomerenringe 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.
Claims (7)
1. Zellenradschieuse, bestehend aus einem Gehäuse (1), in dessen zylindrischem Innenraum (1c) ein Zellenrad mit Seitenscheiben (4a, 4b) angeordnet ist, wobei zwischen jeder Seitenscheibe und einem zugehörigen Lagerdeckel (5a, 5b) des Gehäuses eine Dichtungsanordnung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der dem benachbarten Lagerdeckel (5a) zugewandten Stirnfläche jeder Seitenscheibe (4a) ein zu der Achse des Zellenrades (2, 3, 4a, 4b) 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 den Füllring (7a; 7b) sowohl in axialer als auch in radialer Richtung belasten.
2. Zellenradschieuse 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. Zellenradschieuse 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. Zellenradschieuse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllring (7a) und der Profilring (8a) aus elastomerem Material miteinander verklebt sind.
5. Zellenradschieuse nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllring (7a) an einer Stelle seines Umfanges (9a) einen durchgehenden Schlitz hat.
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6. Zellenradschieuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel aus zwischen dem Lagerdeckel (5b) und der diesem zugewandten Stirnfläche des Füllringes (7b) angeordneten Schraubendruckfedem (8b) und aus mindestens einem zwischen der Wand (1c) des zylindrischen Innenraums und der äusseren Mantelfläche des Füllringes (7b) angeordneten Elastomerenring (8c), der den Füllring (7b) in radialer Richtung belastet, bestehen.
7. Zellenradschieuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerenring (8c) teilweise in einer Umfangsnut des Füllringes (7b) aufgenommen ist.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NV | New agent |
Representative=s name: LUCHS & PARTNER PATENTANWAELTE |
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| PFA | Name/firm changed |
Owner name: WAESCHLE MASCHINENFABRIK GMBH TRANSFER- WAESCHLE G |
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| PL | Patent ceased |