CH688008A5

CH688008A5 - Ausscheidevorrichtung in einem pneumatischen Foerdersystem.

Info

Publication number: CH688008A5
Application number: CH01997/93A
Authority: CH
Inventors: Armin Jossi
Original assignee: Jossi Hans Praezisionsmechanik
Priority date: 1993-07-02
Filing date: 1993-07-02
Publication date: 1997-04-15

Description

1

CH 688 008 A5

2

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Ausscheidevorrichtung in einem pneumatischen Fördersystem zum Ausscheiden einer Teilmenge aus einem in einer Rohrleitung beförderten Materialstrom. Die erfindungsge-mässe Ausscheidevorrichtung ist gekennzeichnet durch die Merkmale im Anspruch 1.

Die direkte Anlenkung der Kolbenstange an den Schwenkhebel hat den Vorteil einer relativ einfachen Bauweise. Eine Geradeführung der Kolbenstange und ein Kreuzkopf für die Bewegungsumsetzung sind nicht erforderlich. Der starr gelagerte Zylinder ist wesentlich einfacher zu montieren, als ein Gelenkzylinder. Die Kolbenstange kann entweder gelenkig oder starr mit dem Kolben verbunden sein. Im letzteren Falle führt der Kolben im Zylinder eine pendelnde Bewegung aus, wobei der Kolben so ausgebildet ist, dass er in jeder Schwenkposition gegenüber dem Zylindermantel abgedichtet ist. Pendelnd gelagerte Kolben sind beispielsweise auch im Pumpenbau bekannt.

Durch die DE-A 2 347 753 ist ein gattungsmäs-sig vergleichbarer Antrieb bekannt geworden, bei dem jedoch der Schwenkhebel in einer mit dem Zylinder in offener Verbindung stehenden Kammer eines mit dem Zylinder eine Baueinheit bildenden Gehäuses angeordnet ist, aus dem lediglich eine mit dem Schwenkhebel verbundene Triebwelle herausführt. Der Kolben ist dabei zweiseitig beaufschlagbar, wobei die vom Druckmittel auf den Kolben ausgeübte Antriebskraft in beiden Richtungen gleich gross ist, weil in keiner Richtung der Querschnitt der Kolbenstange für den Druckangriff entfällt. Anderseits ist es jedoch relativ aufwendig, den Zylinder mit einem geschlossenen Gehäuse für den Schwenkhebel zu versehen, insbesondere weil dieses Gehäuse je nach der Länge des Schwenkhebels und nach dessen Winkelbewegung eine bestimmte Konfiguration aufweisen muss. Ausserdem ist der Schwenkhebel von aussen nicht sichtbar bzw. nicht zugänglich, was sich in bestimmten Anwendungsfällen nachteilig auswirken kann.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Ausscheidevorrichtung mit einem Schwenkantrieb zu schaffen, bei dem unter Ausnützung der Vorteile einer starren Zylinderlagerung die Bauweise des Zylinders weiter vereinfacht werden kann. Ausserdem sollen das Ende der Kolbenstange und der Schwenkhebel frei zugänglich bleiben, so dass insbesondere auch der gleiche Zylinder für verschiedene Schwenkhebelkonfigurationen eingesetzt werden kann. Schliesslich sollen in jedem Fall beide Kolbenseiten innerhalb des Zylinders genutzt werden können, sei es für die zweiseitige Beaufschlagung des Kolbens mit Druckmittel oder für die Steuerung der Kolbenbewegung. Diese Aufgabe wird erfin-dungsgemäss mit einer Ausscheidevorrichtung gelöst, die die Merkmale im Anspruch 1 aufweist.

Der Schwenkhebel ist dabei mit einer in der Rohrleitung angeordneten Umlenkklappe verbunden und der Zylinder ist über eine Sensoranordnung ansteuerbar, welche vor der Umlenkklappe an der Rohrleitung angeordnet ist. Die Sensoranordnung spricht auf Fremdkörper wie z.B. Metallteile und/

oder auf Funken an. Ersichtlicherweise muss bei derartigen Ausscheidevorrichtungen die Umlenkklappe, bezogen auf die Betriebsdauer der Anlage, nur wenige Male betätigt werden. Aufwendige Konstruktionen für den Schwenkantrieb der Umlenkklappe sind daher nicht rentabel.

Die bewegliche Dichtung an der Kolbenstange, welche der relativen Pendelbewegung folgt, ist zwar etwas aufwendiger, als die Abdichtung der Triebwelle am geschlossenen Gehäuse gemäss Stand der Technik durch eine Stopfbuchsendichtung oder dergleichen. Dafür entfällt jedoch eine aufwendige Gehäuseform und das freie Ende der Kolbenstange kann mit beliebigen Schwenkhebeln gekoppelt werden. Da derartige Schwenkantriebe ohnehin nur für gelegentliche Betätigungen bestimmt sind, fällt das Dichtungsproblem nicht ins Gewicht.

Eine weitere Vereinfachung kann erzielt werden, wenn der Kolben nur einseitig auf der der Kolbenstange abgewandten Seite mit Druckmittel beaufschlagbar ist und wenn die Rückstellung über eine Feder erfolgt. Bei der Feder kann es sich dabei um eine Zugfeder handeln, die zwischen dem Zylinder und dem Schwenkhebel gespannt ist. Auf diese Weise sind für die Rückstellung des Kolbens keine aufwendigen Umsteuerventile erforderlich. Die Feder hält den Schwenkhebel stets in einer neutralen Ruhelage bzw. führt ihn nach einer Aktivierung des Kolbens wieder in diese Ruhelage zurück.

Wenn dabei der Zylinderdeckel wenigstens eine Öffnung für den Druckausgleich im Zylinder aufweist, kann der drucklose Zylinderraum als Dämpfungselement für die Schwenkbewegung benutzt werden. Je nach Grösse dieser Öffnung kann der Druckausgleich schneller oder langsamer erfolgen, so dass in Kombination mit der Kompressibilität der Luft gute Dämpfungseigenschaften erreicht werden. Die Öffnung kann dabei mit einer verstellbaren Drossel versehen sein, so dass sich die gewünschte Dämpfung einstellen lässt.

Besonders einfach lässt sich die Abdichtung an der Kolbenstange realisieren, wenn der Zylinderdek-kel ein Dichtungsgehäuse aufweist, in dem die Durchtrittsöffnung für die Kolbenstange angeordnet ist und wenn die Dichtung eine die Kolbenstange umschliessende Scheibe ist, welche die Durchtrittsöffnung in jeder Relativlage der Kolbenstange überdeckt und welche im Dichtungsgehäuse parallel zum Zylinderdeckel verschiebbar gelagert ist. Auf diese Weise können auch relativ grosse Pendelbewegungen problemlos über die Dichtung kompensiert werden. Selbstverständlich wären aber auch andere bewegliche Dichtungen denkbar, wie z.B. ein mit dem Zylinderdeckel verbundener Faltenbalg oder dergleichen. Die scheibenförmige Dichtung ist vorzugsweise aus einem verschleissfesten Material mit guten Gleiteigenschaften gefertigt.

Bei entsprechender Konfiguration des Kolbens kann die Kolbenstange starr mit dem Kolben verbunden sein, wobei der Kolben beim Verschieben die Schwenkbewegung des Schwenkhebels nachvollzieht. Alternativ ist aber auch eine gelenkige Verbindung der Kolbenstange mit dem Kolben möglich, was besonders einfach dadurch erreicht werden kann, dass der Kolben aus zwei lösbar verbun5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

2

3

CH 688 008 A5

4

denen Scheiben besteht, welche eine Gelenkkugel oder einen Gelenkzapfen am Ende der Kolbenstange umschliessen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachstehend genauer beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Schwenkantrieb mit einer starren Verbindung zwischen der Kolbenstange und dem Kolben in der neutralen Ruhestellung,

Fig. 2 den Schwenkantrieb gemäss Fig. 1 bei maximaler Kolbenstangenauslenkung,

Fig. 3 den Schwenkantrieb gemäss Fig. 1 bei maximaler Schwenkstellung,

Fig. 4 eine Ausscheidevorrichtung in einem pneumatischen Fördersystem mit einem Schwenkantrieb gemäss Fig. 1, und

Fig. 5 ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Schwenkantriebs mit gelenkiger Verbindung zwischen der Kolbenstange und dem Kolben.

Wie aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlich ist, besteht der Schwenkantrieb aus einem Zylinder 1, in dem ein Kolben 2 geführt ist. Der Kolben ist starr mit einer Kolbenstange 3 verbunden, deren freies Ende über ein Gelenk 7 an einem Schwenkhebel 4 angelenkt ist. Dieser Schwenkhebel ist seinerseits mit einer Triebwelle 8 verbunden. Der Zylinder 1 besteht aus einem Zylindermantel 9, dessen Enden mit einem Zylinderkopf 10 und mit einem Zylinderdeckel 5 abgeschlossen sind. Sowohl der Zylinderkopf als auch der Zylinderdeckel haben einen Aussendurch-messer, der grösser ist als der Aussendurchmesser des Zylindermantels 9. Auf diese Weise kann mit Hilfe von symbolisch angedeuteten Spannschrauben 13 die ganze Einheit zusammengehalten werden. Im Zylinderkopf 10 ist eine Eintrittsöffnung 11 für Druckluft angeordnet.

In den Zylinderdeckel 5 ist ein Dichtungsgehäuse 15 integriert. Darin ist eine Durchtrittsöffnung 16 für die Kolbenstange vorgesehen. Das Dichtungsgehäuse 15 kann mit Hilfe eines Flansches 17 verschlossen werden, wobei in dem so gebildeten Ringspalt eine Dichtungsscheibe 6 aus einem abriebfesten Kunststoffmaterial mit guten Gleiteigenschaften gehalten ist. Diese Dichtungsscheibe um-schliesst die Kolbenstange 3 relativ eng, kann sich aber planparallel zum Zylinderdeckel 5 verschieben. Die Dichtungsscheibe 6 ist so gross, dass sie in jeder möglichen Relativlage die Durchtrittsöffnung 16 verdeckt. Zwischen dem Zylinder 1 und dem Schwenkhebel 4 ist eine Zugfeder 14 gespannt, so dass bei entlastetem Kolben 2 der Schwenkhebel 4 stets in der Ruheposition R gehalten wird. Die Geometrie der verschiedenen Bauteile wird so gewählt, dass in dieser Ruhelage die Kolbenstange 3 koaxial zur Mittelachse des Zylinders 1 verläuft. Der Aus-senmantel des Kolbens 2 ist mit einer Kolbendichtung 12 versehen, die sich in jeder Kolbenposition eng an die Innenwand des Zylindermantels 9 anlegt. Alternativ könnte der Kolben 2 am Aussenum-fang aber auch sphärisch ausgebildet sein, so dass er in jeder Winkellage dichtet. Dies würde allerdings voraussetzen, dass die Innenwand des Zylindermantels präzise bearbeitet wird. Als Innenmantel wird jedoch besonders vorteilhaft ein handelsübliches Rohr verwendet, dessen Dimensionen gewisse Toleranzschwankungen aufweisen.

Am Zylinderdeckel 5 ist wenigstens eine Öffnung 18 angeordnet, so dass ein Druckausgleich zwischen dem Raum hinter dem Kolben 2 und der Atmosphäre stattfinden kann. Die Öffnung 18 könnte mit einer einstellbaren Drossel versehen sein. Je nach Grösse der Öffnung bzw. je nach Drosselstellung kann eine gewisse Dämpfung der Kolbenbewegung erzielt werden. Dies ist gerade bei Ventiloder Klappenbetätigungen besonders erwünscht, um eine zu hohe Materialbeanspruchung zu vermeiden. Alternativ könnte die Öffnung 18 aber auch an das Druckluftsystem angeschlossen sein, so dass eine zweiseitige Beaufschlagung des Kolbens möglich ist.

Wird der Zylinder 1 gemäss Fig. 1 mit Druckluft gefüllt, so dreht sich der Schwenkhebel 4 gegen die Zugkraft der Feder 14 im Uhrzeigersinn. Dabei folgt der Kolben 2 der Schwenkbewegung des Schwenkhebels, wobei die Kolbenstange 3 eine Pendelbewegung mit dem maximalen Winkel a ausführt. Die Durchtrittsöffnung 16 bleibt dabei über die Dichtscheibe 6 stets abgedichtet. Der Schwenkhebel 4 legt einen maximalen Schwenkwinkel ß zurück, bis er die Schwenklage S gemäss Fig. 3 erreicht. In dieser Schwenklage verläuft die Kolbenstange 3 wiederum koaxial zur Mittelachse des Zylinders. Sobald der Kolben 2 entlastet wird, zieht die Feder 14 den Schwenkhebel wieder zurück in die Ruhelage R.

Die Anwendung des Schwenkantriebs ist in Fig. 4 dargestellt. Eine Ausscheidevorrichtung, beispielsweise zum Ausscheiden von Metallteilen, ist in eine Rohrleitung 19 integriert. Dazu dienen die Anschlusskonen 29. Die Rohrleitung führt einen Materialstrom 28, beispielsweise aufgelockerte Baumwollfasern, in Pfeilrichtung a. Eine Umlenkklappe 20 ist innerhalb der Rohrleitung angeordnet, wobei diese Klappe in der Ruhestellung die Rohrleitung freigibt. Die Klappe ist fest mit der Triebwelle 8 verbunden, die ausserhalb der Rohrleitung den Schwenkhebel 4 trägt. Unterhalb der Klappe 20 ist ein Ausscheidebehälter 25 angeordnet, wobei die Verbindung zwischen der Rohrleitung und dem Ausscheidebehälter mittels einer Federklappe 27 verschlossen ist.

Vor der Umlenkklappe 20 ist an der Rohrleitung eine Sensoranordnung 21 befestigt, die beispielsweise als induktiver Metalldetektor ausgebildet sein kann. Diese Sensoranordnung steht in Wirkverbindung mit einer Steuervorrichtung 22, an der verschiedene Parameter eingestellt werden können. Die Steuervorrichtung kann ein Steuerventil 23 betätigen, wobei eine Druckluftquelle 24 mit dem pneumatischen Zylinder 1 kurzgeschlossen wird. Der Zylinder ist auf einer Halterung 30 ausserhalb der Rohrleitung befestigt.

Sobald ein Metallteil die Sensoranordnung 21 passiert, wird über die Steuervorrichtung 22 das Ventil 23 aktiviert. Dabei verschwenkt der Schwenkantrieb die Umlenkklappe 20 um 90°, so dass sie den Rohrquerschnitt verschliesst. Infolge des da5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

5

CH 688 008 A5

6

durch entstehenden Überdrucks öffnet sich die Federklappe 27 selbständig und der Materialstrom 28 wird vorübergehend in den Ausscheidebehälter 25 umgelenkt. Das pneumatische Fördermittel tritt dabei durch ein Sieb 26, an dem alle Festpartikel zurückgehalten werden. Eine Verbindung zur Aussen-atmosphäre ist bei diesem Ausscheidevorgang nicht erforderlich, da die Förderluft hinter der geschlossenen Umlenkklappe 20 wieder in die Rohrleitung 19 eintritt. Die Förderluft legt dabei die Umleitung b zurück. Durch die mit dem Schwenkantrieb erzielbare Dämpfungswirkung wird ein zu starkes Anschlagen oder Zurückschwingen der Umlenkklappe verhindert. Nach einem vorbestimmbaren Intervall wird der Zylinder 1 wieder entlüftet und die Umlenkklappe 20 schwingt zurück in die neutrale Ausgangsstellung, wobei sich auch die Federklappe 27 automatisch wieder schliesst.

Die Fig. 5 zeigt einen Schwenkantrieb, der ähnlich aufgebaut ist, wie derjenige gemäss Fig. 1. Die Kolbenstange 3 ist jedoch gelenkig mit dem Kolben 2 verbunden, so dass sich der Kolben planparallel zum Zylinderdeckel 5 bzw. zum Zylinderkopf 10 verschiebt. Der Kolben besteht aus den beiden Scheiben 31 und 32, die beispielsweise mittels Schrauben zusammengehalten werden. Die beiden Scheiben bilden eine teilbare Lagerpfanne und um-schliessen so eine Gelenkkugel 33 am Ende der Kolbenstange 3. Anstelle der Gelenkkugel könnte in bestimmten Fällen auch ein Gelenkzapfen treten. Beim Betätigen des Schwenkantriebs führt die Kolbenstange, wie angedeutet, ebenfalls eine Schwenkbewegung mit dem Winkel a aus. Die Abdichtung der Kolbenstange gegenüber dem Zylinder 1 kann auf genau gleiche Art und Weise erfolgen, wie beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1.

Claims

Patentansprüche

1. Ausscheidevorrichtung in einem pneumatischen Fördersystem zum Ausscheiden einer Teilmenge aus einem in einer Rohrleitung (19) geförderten Materialstrom (28) mit einem pneumatischen Schwenkantrieb für eine in der Rohrleitung angeordnete Umlenkklappe (20), wobei der Schwenkantrieb einen starr gelagerten Zylinder (1) und einen darin geführten Kolben (2) mit einer Kolbenstange

(3) aufweist, die gelenkig mit einem Schwenkhebel

(4) verbunden ist, und wobei der Zylinder gegenüber der Kolbenstange an einem Zylinderdeckel (5) mit einer Dichtung (6) abgedichtet ist, welche der relativen Pendelbewegung der Kolbenstange folgt, und wobei ferner der Zylinder (1) über eine Sensoranordnung (21) ansteuerbar ist, welche vor der Umlenkklappe an der Rohrleitung angeordnet ist und welche auf Fremdkörper im Materialstrom und/ oder auf Funken anspricht.

2. Ausscheidevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (1) neben der Umlenkklappe (20) an der Aussenwand der Rohrleitung bzw. an einer mit der Rohrleitung verbundenen Halterung (30) befestigt ist.

3. Ausscheidevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (2) nur einseitig auf der der Kolbenstange (3) abgewandten Seite mit Druckmittel beaufschlagbar ist und dass die Rückstellung über eine Feder (14) erfolgt.

4. Ausscheidevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (14) eine Zugfeder ist, welche zwischen dem Zylinder (1) und dem Schwenkhebel (4) gespannt ist.

5. Ausscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderdeckel (5) wenigstens eine Öffnung (18) für den Druckausgleich im Zylinder aufweist.

6. Ausscheidevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (18) mit einer verstellbaren Drossel versehen ist.

7. Ausscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderdeckel (5) ein Dichtungsgehäuse (15) aufweist, in dem die Durchtrittsöffnung (16) für die Kolbenstange (3) angeordnet ist, und dass die Dichtung (6) eine die Kolbenstange (3) umschliessende Scheibe ist, welche die Durchtrittsöffnung (16) in jeder Relativlage der Kolbenstange überdeckt und welche im Dichtungsgehäuse (15) parallel zum Zylinderdeckel (5) verschiebbar gelagert ist.

8. Ausscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (1) als separate Bauteile durch einen Zylindermantel (9), durch den Zylinderdeckel (5) und durch einen Zylinderkopf (10) mit einer Eintrittsöffnung (11) für das Druckmittel gebildet wird, und dass diese Bauteile durch Spannschrauben (13) auf der Aussenseite des Zylindermantels zusammengehalten werden.

9. Ausscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (3) starr mit dem Kolben (2) verbunden ist, wobei der Kolben beim Verschieben die Schwenkbewegung des Schwenkhebels (4) nachvollzieht.

10. Ausscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (3) gelenkig mit dem Kolben (2) verbunden ist, wobei der Kolben aus zwei lösbar verbundenen Scheiben besteht, welche eine Gelenkkugel oder einen Gelenkzapfen am Ende der Kolbenstange umschliessen.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

4