DE102013021757A1 - Maschine mit fliegend gelagertem Rotor - Google Patents

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Lars-Peter Weiland
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Abstract

Maschine (1) mit einem an einem Lager (3) fliegend gelagerten Rotor (2), der eine Rotationsachse (A) hat, längs der neben der Lagerung am Lager (3) ein freies, im Weiteren ungelagertes Rotorende (4) liegt, das eine Rotorstirnseite (5) aufweist, die durch einen Spalt (8) von einer feststehenden Rotorgegenseite (6) beabstandet ist, wobei die Rotorstirnseite (5) zumindest in ihrem Randbereich (9) zu ihrem Rand ® hin abfallend gekrümmt oder abgeschrägt ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine mit einem an einem Lager fliegend gelagerten Rotor, der eine Rotationsachse hat, längs der neben der Lagerung am Lager ein freies, im Weiteren ungelagertes Rotorende liegt, das eine Rotorstirnseite aufweist, die durch einen Spalt von einer feststehenden Rotorgegenseite beabstandet ist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • In vielen Maschinen und Apparaten der mechanischen Verfahrenstechnik besteht eine Aufgabe darin, die freie Rotorstirnseite an einem freien Rotorende eines fliegend gelagerten Rotors gegen eine Rotorgegenseite abzudichten, die z. B. Teil eines feststehenden Gehäuses ist, in dem der Rotor untergebracht ist. Hierzu wird üblicherweise zwischen dem Rotor und dem Gehäuse als Stator, d. h. zwischen der Rotorstirnseite du der Rotorgegenseite ein eng tolerierter, planparalleler Spalt gebildet, der vorzugsweise mit einem gasförmigen Fluid gespült wird. Dieser Spalt bildet eine berührungslose Dichtung zwischen einem in dem Gehäuse enthaltenen Arbeitsraum oder Bearbeitungsraum und einem Produktaustrag aus dem Gehäuse. Im Bereich des Lagers sind üblicherweise, aber nicht zwingend Antriebseinrichtungen zum Drehantrieb des Rotors zugeordnet.
  • Beim Beispiel eines Windsichters mit einem beschaufelten, rotierenden Sichterrad als freies Rotorende des fliegend gelagerten Rotors oder als Teil davon mit jedenfalls der freien Rotorstirnseite hat der Spalt insbesondere die Funktion, dass kein unklassiertes Aufgabegut in einen Produktaustrag in der Rotorgegenseite gelangen kann, durch den das abgetrennte Feingut den Arbeitsraum verlassen kann, in dem klassiert wird.
  • Bei einem weiteren Beispiel einer trocken betriebenen Rührwerkskugelmühle geht es. darum, Mahlkörper am Austrag vom Mahlgutstrom zu trennen und im Mahlraum oder Bearbeitungsraum zurückzuhalten. Hierzu enthält das freie Rotorende des Rotors eine fliegend gelagerte Rührwelle mit einer wiederum beschaufelten Mahlkörpertrennvorrichtung, die die freie Rotorstirnseite enthält, die mit der Rotorgegenseite den Spalt zum gegenüberliegenden Gehäuseteil mit dem Produktaustrag in der Rotorgegenseite bildet.
  • Rein schematisch und exemplarisch ist als solcher Stand der Technik in der 8 eine Maschine 1 mit ihren Komponenten und deren geometrischen Zusammenhängen verdeutlicht. Ein Rotor 2 der Maschine 1 ist an einem Lager 3 fliegend gelagert und hat ein freies Rotorende 4, das mit einer Rotorstirnseite 5 abschließt, die einen Durchmesser d hat. Vom Lager 3 bis zur Mitte M der Rotorstirnseite 5 ist die freie Länge l des freien Rotorendes 4 definiert. Gegenüber der Rotorstirnseite 5 ist eine feststehende Rotorgegenseite 6 als Teil eines Gehäuses 7 vorgesehen, das auch als Stator zu bezeichnen ist. Zwischen der Rotorstirnseite 5 und der Rotorgegenseite 6, die bei stehendem Rotor 2 planparallel sind, ist ein Spalt 8 mit einer Spaltbreite s gebildet, die nicht beliebig klein gewählt werden kann, wie es wünschenswert ist. Ferner nimmt mit der Größe des Spalts 8 auch die Größe eines an sich ungenutzten Spülgasvolumenstroms zu.
  • Im Betrieb wird das freie Rotorende 4 aufgrund von unvermeidlichen Unwuchten z. B. durch Ansatzbildung und Verschleiß Auslenkungen um seinen Drehpunkt D am Lager 3 erfahren. Betrachtet man das freie Rotorende 4 des Rotors 2 ggf. einschließlich eines darauf fixierten Rotorkörpers, der dann die Rotorstirnseite 5 enthält, mit der Länge l als biegesteif, so lässt sich das Maß der Auslenkung berechnen, bei dem der Rand R der Rotorstirnseite 5 des freien Rotorendes 4 mit ihrem Durchmesser d an der Rotorgegenseite 6 des Gehäuses oder Stators 7 anläuft. Unter Bezugnahme auf die schematische Verdeutlichung der Lagen und Relationen der einzelnen Elemente und Größen
    • l:
    Länge des freien Rotorendes 4 vom Lager 3 zur Mitte der Rotorstirnseite bei ruhendem Rotor 2 [mm]
    d:
    Durchmesser der Rotorstirnseite 5 am freien Rotorende 4 [mm]
    t:
    effektive Länge des freien Rotorendes 4 vom Lager 3 oder Drehpunkt D zum Rand R der Rotorstirnseite 4 [mm]
    gemäß der 8 gilt
    Figure DE102013021757A1_0002
  • Ferner ist
    • s:
    Spaltweite oder -breite zwischen der Rotorstirnseite 5 des freien Rotorendes 4 und der Rotorgegenseite 6 des feststehenden Gehäuses 7 [mm]
    so dass der effektive Durchmesser d1, mit dem der Rand R der Rotorstirnseite 5 am freien Rotorende 4 die stehende Rotorgegenseite 6, die z. B. eine Dichtscheibe sein kann, berührt, etwa wird zu
    Figure DE102013021757A1_0003
    was unter folgenden Beispielsabmessungen
    l
    = 850 mm
    d
    = 238 mm
    s
    = 0,5 mm
    t
    = 858,3 mm
    d1
    = 230,9 mm
    bedeutet, dass der Rand R der Rotorstirnseite 5 am freien Rotorende 4, wie beispielsweise einer Welle, bei einem zur Verfügung stehenden Spalt von 0,5 mm bei einer Auslenkung um ca. +/– 3,5 mm an der Rotorgegenseite 6 des Gehäuses 7 anläuft, wie man aus (d – d1)/2 erhält.
  • Ermittelt man die maximal auftretende Auslenkung eines gegebenen Rotors so kann auf diese Weise das minimale Spaltmaß bestimmt werden, das in der Praxis bei planparallelen Gestaltungen von Rotorstirnseite und Rotorgegenseite realisiert werden kann, um einen zuverlässigen Lauf des Rotors sicherzustellen. Wärmeausdehnung muss ggf. zusätzlich berücksichtigt werden.
  • Die vorliegende Erfindung hat und erreicht das Ziel, ein Anlaufen eines freien Rotorendes eines fliegend gelagerten Rotors einer Maschine an einer Gegenseite bei Auslenkungen des freien Rotorendes im Drehbetrieb des Rotors zu verhindern.
  • Dieses Ziel wird mit einer Maschine nach dem Anspruch 1 erreicht.
  • Erfindungsgemäß wird demnach eine Maschine geschaffen, mit einem an einem Lager fliegend gelagerten Rotor, der eine Rotationsachse hat, längs der vom Lager ausgehend ein freies, im Weiteren ungelagertes Rotorende verläuft, das eine Rotorstirnseite aufweist, die durch einen Spalt von einer feststehenden Rotorgegenseite beabstandet ist, wobei die Rotorstirnseite zumindest in ihrem Randbereich zu ihrem Rand hin abfallend gekrümmt oder abgeschrägt ist.
  • Es ist bevorzugt, wenn die Rotorgegenseite Bestandteil eines Gehäuses ist.
  • Bei einer weiteren vorzugsweise Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Rotorgegenseite eine Materialauslassöffnung gegenüber der Rotorstirnseite enthält, und dass der Spalt zwischen der Rotorstirnseite und der Rotorgegenseite in der Umgebung der Materialauslassöffnung ein Dichtspalt ist.
  • Mit Vorzug kann ferner vorgesehen sein, dass die Rotorstirnseite kegelstumpf-, kegel- oder kalottenförmig ausgebildet ist.
  • Weitere bevorzugte Ausgestaltungen bestehen darin, dass die Rotorgegenseite analog zur Rotorstirnseite geformt ist, so dass der Spalt zumindest im Wesentlichen eine konstante Breite hat, oder dass der Spalt am Rand der Rotorstirnseite eine größere Breite als an der Mitte der Rotorstirnseite hat.
  • Alternativ kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Rotorstirnseite konvex sphärisch ausgebildet ist, dass das freie Rotorende bei ruhendem Rotor vom Lager aus bis zur Mitte der Rotorstirnseite gemessen eine freie axiale Länge l hat, und dass die konvex sphärische Rotorstirnseite einen Radius hat, der gleich der freien axialen Länge l des freien Rotorendes ist, oder dass die Rotorstirnseite konvex sphärisch ausgebildet ist, und dass die konvex sphärische Rotorstirnseite am Rand einen kleineren Radius als in der Mitte hat.
  • Die vorstehenden Varianten können mit Vorzug dadurch weiter ausgebildet sein, dass die der Rotorstirnseite gegenüberliegende Rotorgegenseite konkav sphärisch ausgebildet ist. Diese Gestaltung kann ferner dadurch weitergebildet sein, dass das freie Rotorende bei ruhendem Rotor vom Lager aus bis zur Mitte der Rotorstirnseite gemessen eine freie axiale Länge l hat, und dass die konkav sphärische Rotorgegenseite einen Radius hat, der gleich der freien axialen Länge l zuzüglich der Breite s des Spalts bei ruhendem Rotor an der Mitte der Rotorstirnseite gemessen ist, oder dass das freie Rotorende bei ruhendem Rotor vom Lager aus bis zur Mitte der Rotorstirnseite gemessen eine freie axiale Länge l hat, und dass der Radius der konkav sphärischen Rotorgegenseite zumindest gegenüber einem Randbereich der Rotorstirnseite größer als die freie axiale Länge l zuzüglich der Breite s des Spalts bei ruhendem Rotor an der Mitte der Rotorstirnseite gemessen ist.
  • Eine andere bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, dass die Maschine ein Windsichter ist, dass der Rotor ein beschaufeltes Sichterrad enthält, und dass das Sichterrad am freien Rotorende gebildet oder angeordnet ist und die Rotorstirnseite enthält.
  • Alternativ kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Maschine eine Mühle, insbesondere eine Rührwerkskugelmühle ist, dass der Rotor eine Trennvorrichtung, insbesondere eine Mahlkörpertrennvorrichtung und/oder einen beschaufelten Rotorkörper enthält, und dass die Trennvorrichtung oder Mahlkörpertrennvorrichtung oder der beschaufelte Rotorkörper am freien Rotorende gebildet oder angeordnet ist und die Rotorstirnseite enthält.
  • Weiterhin ist es bevorzugt, wenn der Spalt bei ruhendem Rotor an der Mitte der Rotorstirnseite gemessen eine Breite von kleiner oder gleich 1 mm, insbesondere von kleiner oder gleich 0,5 mm hat.
  • Es ist auch bevorzugt, wenn Einrichtungen zum Spülen des Spalts, insbesondere Dichtspalts, mit einem gasförmigen Fluid enthalten sind.
  • Weitere bevorzugte und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung und ihrer einzelnen Aspekte ergeben sich aus Kombinationen der abhängigen Ansprüche sowie aus den gesamten vorliegenden Anmeldungsunterlagen.
  • Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung lediglich exemplarisch näher erläutert, in der
  • 1 in einer schematischen auszugsweisen Schnittansicht ein erstes Ausführungsbeispiel einer Maschine mit einem fliegend gelagerten Rotor veranschaulicht,
  • 2 in einer schematischen auszugsweisen Schnittansicht ein zweites Ausführungsbeispiel einer Maschine mit einem fliegend gelagerten Rotor veranschaulicht,
  • 3 in einer auszugsweisen schematischen Schnittansicht ein drittes Ausführungsbeispiel einer Maschine mit einem fliegend gelagerten Rotor veranschaulicht,
  • 4 in einer schematischen Schnittansicht ein viertes Ausführungsbeispiel einer Maschine mit einem fliegend gelagerten Rotor veranschaulicht,
  • 5 in einer vergrößerten schematischen Schnittansicht einen wesentlichen Teil des vierten Ausführungsbeispiels einer Maschine mit einem fliegend gelagerten Rotor aus der 4 veranschaulicht,
  • 6 in einer schematischen Schnittansicht ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Maschine mit einem fliegend gelagerten Rotor veranschaulicht,
  • 7 in einer schematischen Schnittansicht ein sechstes Ausführungsbeispiel einer Maschine mit einem fliegend gelagerten Rotor veranschaulicht, und
  • 8 in einer Schemadarstellung den Stand der Technik einer Maschine mit einem fliegend gelagerten Rotor veranschaulicht.
  • Anhand der nachfolgend beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs- und Anwendungsbeispiele wird die Erfindung lediglich exemplarisch näher erläutert, d. h. sie ist nicht auf diese Ausführungs- und Anwendungsbeispiele beschränkt. Verfahrens- und Vorrichtungsmerkmale ergeben sich jeweils analog auch aus Vorrichtungs- bzw. Verfahrensbeschreibungen.
  • Einzelne Merkmale, die im Zusammenhang mit einem konkreten Ausführungsbeispiel angeben und/oder dargestellt sind, sind nicht auf dieses Ausführungsbeispiel oder die Kombination mit den übrigen Merkmalen dieses Ausführungsbeispiels beschränkt, sondern können im Rahmen des technisch Möglichen, mit jeglichen anderen Varianten, auch wenn sie in den vorliegenden Unterlagen nicht gesondert behandelt sind, kombiniert werden.
  • Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Figuren und Abbildungen der Zeichnung bezeichnen gleiche oder ähnliche oder gleich oder ähnlich wirkende Komponenten. Anhand der Darstellungen in der Zeichnung werden auch solche Merkmale deutlich, die nicht mit Bezugszeichen versehen sind, unabhängig davon, ob solche Merkmale nachfolgend beschrieben sind oder nicht. Andererseits sind auch Merkmale, die in der vorliegenden Beschreibung enthalten, aber nicht in der Zeichnung sichtbar oder dargestellt sind, ohne weiteres für einen Fachmann verständlich.
  • In der 1 ist exemplarisch in einer schematischen auszugsweisen Schnittansicht ein erstes Ausführungsbeispiel einer Maschine 1 mit einem fliegend gelagerten Rotor 2 veranschaulicht. Der Rotor 2 hat eine Rotationsachse A und ist an einem Lager 3 fliegend gelagert, von dem aus längs der Rotationsachse A ein freies, im Weiteren ungelagertes Rotorende 4 definiert ist. Die Länge l des freien Rotorendes 4 geht von dem durch das Lager 3 bestimmten Drehpunkt und reicht bis zur Rotorstirnseite 5, die das freie Rotorende 4 des Rotors 2 entgegengesetzt zum Lager 3 abschließt und einen Durchmesser d hat. Im Betrieb wird das freie Rotorende 4 aufgrund von unvermeidlichen Unwuchten z. B. durch Ansatzbildung und Verschleiß Auslenkungen um seinen Drehpunkt D (vergleiche 8) am Lager 3 (vergleiche 8) erfahren.
  • Gegenüber der Rotorstirnseite 5 befindet sich eine feststehenden Rotorgegenseite 6 eines Gehäuses 7, das in Bezug auf den Rotor 2 damit einen Stator darstellt. Zwischen der Rotorstirnseite 5 und der Rotorgegenseite 6 befindet sich ein Spalt 8. Wie in der 1 deutlich zu erkennen ist, ist die Rotorstirnseite 5 von ihrer Mitte M aus betrachtet in einem Randbereich 9 zu ihrem Rand R hin abfallend gekrümmt oder abgeschrägt. Diese Krümmung oder Abschrägung kann auch über den gesamten Radius, d. h. von der Mitte M bis zum Rand R der Rotorstirnseite 5 ausgebildet sein. Wesentlich ist, dass quasi der Rand R der Rotorstirnseite 5 in Richtung zum Lager 3 des Rotors 2 hin zurückgezogen ist. Dadurch wird auf geschickte und einfache sowie zuverlässige Weise ein Freiraum für den Rand R der Rotorstirnseite 5 geschaffen, wenn das freie Rotorende 4 aufgrund von unvermeidlichen Unwuchten z. B. durch Ansatzbildung und Verschleiß im Betrieb des Rotors 2 Auslenkungen um seinen Drehpunkt D am Lager 3 erfährt.
  • Die Rotorstirnseite 5 ist bei diesem ersten Ausführungsbeispiel kegelstumpf- oder kalottenförmig ausgebildet, so dass auch der Spalt 8 als kalottenförmig bezeichnet werden kann. Die Rotorgegenseite 6 ist analog zur Rotorstirnseite 5 geformt, so dass der Spalt 8 zumindest im Wesentlichen eine konstante Breite s hat, wie sie gemäß der 8 festgelegt ist. Die Rotorstirnseite 5 und die Rotorgegenseite 6 können auch kegelförmig oder konvex bzw. konkav sein, wie insbesondere beim zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der 2 zu sehen und realisiert ist.
  • Bei dem in der 2 schematisch in einem Schnitt gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel einer Maschine 1 mit einem fliegend gelagerten Rotor 2 sind gleiche Komponenten wie beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß der 1 mit denselben Bezugszeichen versehen und werden, soweit sie identisch sind, zur Vermeidung von bloßen Wiederholungen im Zusammenhang mit der 2 nicht nochmals beschrieben. Es wird insofern vollumfänglich auf die Beschreibung zur 1 Bezug genommen und Einzelheiten des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der 2 werden nachfolgend nur erläutert, sofern und soweit sie sich vom ersten Ausführungsbeispiel gemäß der 1 unterscheiden.
  • Beim zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der 2 ist die Rotorstirnseite 5 konvex sphärisch ausgebildet. Das freie Rotorende 4 hat bei ruhendem Rotor 2 vom Lager 3 aus bis zur Mitte M der Rotorstirnseite 5 gemessen eine freie axiale Länge l, wie in der 8 verdeutlicht ist. Der Radius der konvex sphärischen Rotorstirnseite 5 ist gleich der freien axialen Länge l des freien Rotorendes 4 ist (vergleiche 8). Statt eines konstanten Radius über die gesamte Fläche der Rotorstirnseite 5 kann auch vorgesehen sein, dass die konvex sphärische Rotorstirnseite 5 am Rand R einen kleineren Radius als in der Mitte M hat.
  • Auch die der Rotorstirnseite 5 gegenüberliegende Rotorgegenseite 6 ist beim zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der 2 konkav sphärisch ausgebildet. Wie auch der schematischen Schnittdarstellung der 2 deutlich zu entnehmen ist, ist die Spaltbreite s (vergleiche 8) des Spalts 8 im Randbereich 9 der Rotorstirnseite 5 größer als bei der Mitte M der Rotorstirnseite 5. Bei der Mitte M der Rotorstirnseite 5 ist damit beim zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der 2 die Breite oder Weite s (vergleiche 8) des Spalts 8 minimal und wird zum Rand R der Rotorstirnseite 5 hin größer. Die kann beispielsweise und bevorzugt dadurch realisiert sein, dass der Radius der konkav sphärischen Rotorgegenseite 6 zumindest gegenüber dem Randbereich 9 der Rotorstirnseite 5 größer als die freie axiale Länge l zuzüglich der minimalen Breite s des Spalts 8, bei ruhendem Rotor 2 an der Mitte M der Rotorstirnseite 5 gemessen, ist. Anders ausgedrückt hat bei dieser Ausgestaltung der Spalt 8 am Rand R der Rotorstirnseite 5 eine größere Breite als an der Mitte M der Rotorstirnseite 5.
  • Aber auch bei der konvex-konkaven Paarung von Rotorstirnseite 5 und Rotorgegenseite 6 kann vorgesehen sein, dass das freie Rotorende 4 bei ruhendem Rotor 2 vom Lager 3 aus bis zur Mitte M der Rotorstirnseite 5 gemessen eine freie axiale Länge l hat, die den Radius der konvex sphärischen Ausbildung der Rotorstirnseite 5 bestimmt, und dass die konkav sphärische Rotorgegenseite 6 einen Radius hat, der gleich der freien axialen Länge l zuzüglich der Breite s (vergleiche 8) des Spalts 8 bei ruhendem Rotor 2 an der Mitte M der Rotorstirnseite 5 gemessen ist. Das bedeutet, dass der Spalt 8 beim zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der 2, d. h. auch bei der konvex-konkaven Paarung von Rotorstirnseite 5 und Rotorgegenseite 6, analog zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß der 1 zumindest im Wesentlichen eine konstante Breite s haben kann, wie sie gemäß der 8 festgelegt ist. In anderen Worten kann auch bei der konvex-konkaven Paarung von Rotorstirnseite 5 und Rotorgegenseite 6 die Rotorgegenseite 6 analog zur Rotorstirnseite 5 geformt sein, so dass ein Spalt 8 mit zumindest im Wesentlichen konstanter Breite s (vergleiche 8) gebildet ist.
  • Auch bei der konvex-konkaven Paarung von Rotorstirnseite 5 und Rotorgegenseite 6 kann von einer kalottenförmigen Ausgestaltung dieser Seiten und damit auch des Spaltes gesprochen werden.
  • Somit wird auch bei den Gestaltungen und Gestaltungsmöglichkeiten gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der 2 auf geschickte und einfache sowie zuverlässige Weise ein Freiraum für den Rand R der Rotorstirnseite 5 geschaffen, wenn das freie Rotorende 4 aufgrund von unvermeidlichen Unwuchten z. B. durch Ansatzbildung und Verschleiß im Betrieb des Rotors 2 Auslenkungen um seinen Drehpunkt D am Lager 3 erfährt.
  • Bei dem in der 3 schematisch in einem Schnitt gezeigten dritten Ausführungsbeispiel einer Maschine 1 mit einem fliegend gelagerten Rotor 2 sind gleiche Komponenten wie beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 mit denselben Bezugszeichen versehen und werden, soweit sie identisch sind, zur Vermeidung von bloßen Wiederholungen im Zusammenhang mit der 3 nicht nochmals beschrieben. Es wird insofern vollumfänglich auf die Beschreibungen zu den 1 und 2 Bezug genommen und Einzelheiten des dritten Ausführungsbeispiels gemäß der 3 werden nachfolgend nur erläutert, sofern und soweit sie sich vom ersten und vom zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der 1 bzw. der 2 unterscheiden.
  • Beim dritten Ausführungsbeispiel gemäß der 3 ist die Ausgestaltung der Rotorstirnseite 5 identisch mit der Ausgestaltung der Rotorstirnseite 5 beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß der 1. Allerdings ist, die in der 3 sehr gut zu erkennen ist, die Rotorgegenseite 6 eine ebene Fläche ohne gekrümmte oder abgeschrägte Bereiche. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß der 1, aber analog zum zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der 2 hat bei dieser Ausgestaltung des dritten Ausführungsbeispiels gemäß der 3 der Spalt 8 am Rand R der Rotorstirnseite 5 eine größere Breite als an der Mitte M der Rotorstirnseite 5. Die Breite s nimmt insbesondere im Randbereich 9 der Rotorstirnseite 5 zum Rand R hin zu.
  • Auch wenn in der 3 von der Rotorstirnseite 5 eine Form gezeigt ist, die von der Mitte M der Rotorstirnseite 5 ausgehend zunächst parallel zur Rotorgegenseite 6 verläuft und erst im Randbereich 9 zum Rand R hin in Richtung zum Lager 3 (vergleiche 8) gekrümmt ist, kann auch mit einer Rotorgegenseite 6 in Form einer ebenen Fläche eine konvex sphärische Rotorstirnseite 5 kombiniert werden.
  • Somit wird auch bei den Gestaltungen und Gestaltungsmöglichkeiten gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß der 3 auf geschickte und einfache sowie zuverlässige Weise ein Freiraum für den Rand R der Rotorstirnseite 5 geschaffen, wenn das freie Rotorende 4 aufgrund von unvermeidlichen Unwuchten z. B. durch Ansatzbildung und Verschleiß im Betrieb des Rotors 2 Auslenkungen um seinen Drehpunkt D am Lager 3 erfährt.
  • Sämtliche im Zusammenhang mit den ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 3 gezeigten und erläuterten Ausgestaltungen und Varianten lassen sich bei der Maschine 1 des vierten Ausführungsbeispiels gemäß den 4 und 5 realisieren, auch wenn hier eine weitere Paarung von Formen der Rotorstirnseite 5 und der Rotorgegenseite 6 zu Anschauungszwecken gewählt wurde.
  • Bei dem in den 4 und 5 schematisch gezeigten vierten Ausführungsbeispiel einer Maschine 1 mit einem fliegend gelagerten Rotor 2 sind gleiche Komponenten wie bei den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 3 mit denselben Bezugszeichen versehen und werden, soweit sie identisch sind, zur Vermeidung von bloßen Wiederholungen im Zusammenhang mit den 4 und 5 nicht nochmals beschrieben. Es wird insofern vollumfänglich auf die Beschreibungen zu den 1 bis 3 Bezug genommen und Einzelheiten des vierten Ausführungsbeispiels gemäß den 4 und 5 werden nachfolgend nur erläutert, sofern und soweit sie sich von den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 3 unterscheiden.
  • Bei der Maschine 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel, das in den 4 und 5 gezeigt und nachfolgend erläutert wird, handelt es sich um eine Mühle und genauer um eine Rührwerkskugelmühle 10. In dem Gehäuse oder Stator 7 der Rührwerkskugelmühle 10 ist ein Rotor 2 an einem Lager 3 fliegend gelagert, das einen Drehpunkt D bildet, um den im Betrieb der Rührwerkskugelmühle 10 bei Rotation des Rotors 2 dessen freies Rotorende 4 aufgrund von unvermeidlichen Unwuchten z. B. durch Ansatzbildung und Verschleiß Auslenkungen erfährt.
  • Die Rotorgegenseite 6 ist Bestandteil des Gehäuses 7, das einen Bearbeitungsraum 11 umgibt, in dem das freie Rotorende 4 des Rotors 2 angeordnet ist. In üblicher Weise enthält die Rührwerkskugelmühle 10 einen Mahlguteinlass 12 sowie Antriebseinrichtungen 13 zum Drehantrieb des Rotors 2, wobei die Antriebseinrichtungen 13 auf der dem freien Rotorende 4 abgewandten anderen Seite des Lagers 3 angeordneten Seite platziert sind. Auf Einzelheiten von Mühlen und insbesondere Rührwerkskugelmühlen im Zusammenhang mit dem Mahlvorgang wird hier nicht eingegangen, da davon ausgegangen wird, dass diese Einzelheiten für verschiedene Mühlengestaltungen und Betriebsvarianten dem Fachmann bekannt sind und da solche die Mahlung betreffenden Einzelheiten zur vorliegenden Erfindung nicht beitragen.
  • Für Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, wie das vierte Ausführungsbeispiel gemäß den 4 und 5 noch relevant ist, dass die Rotorgegenseite 6 eine Materialauslassöffnung 14 gegenüber der Rotorstirnseite 5 aufweist und der Spalt 8 zwischen der Rotorstirnseite 5 und der Rotorgegenseite 6 in der Umgebung der Materialauslassöffnung 12 ein Dichtspalt ist. Weiterhin von den Maßgaben der vorliegenden Erfindung betroffen ist, dass der Rotor 2 eine Trennvorrichtung 15, insbesondere eine Mahlkörpertrennvorrichtung enthält. Die Trennvorrichtung 15 befindet sich am freien Ende des freien Rotorendes 4 und enthält die Rotorstirnseite 5, die die Trennvorrichtung 15 zur Rotorgegenseite 6 des Gehäuses 7 mit der Materialauslassöffnung 14 hin abschließt.
  • Wie die Darstellungen des vierten Ausführungsbeispiels in den 4 und 5 erkennen lassen, ist die Rotorstirnseite 5 durch eine Stirnringfläche 16 gebildet, die eine Stirndurchlassöffnung 17 der Trennvorrichtung 15 umgibt. Analog zu der Stirnringfläche 16 der Rotorstirnseite 5 weist die Rotorgegenseite 6 eine Gegenringfläche 18 auf, die die Materialauslassöffnung 14 in der Rotorgegenseite 6 umgibt. Die Stirnringfläche 16 ist eine Kegelstumpfmantelfläche mit dem kleineren Umfang zur Rotorgegenseite 6 hin gewandt, die als Gegenringfläche 18 eine zumindest im Wesentlichen zur Stirnringfläche 16 gleichgeformte Kegelstumpfmantelfläche ist, so dass zwischen der Stirnringfläche 16 der Rotorstirnseite 5 und der Gegenringfläche 18 der Rotorgegenseite 6 der Spalt 8 gebildet ist.
  • Ferner ist in den 4 und 5 für das vierte Ausführungsbeispiel gezeigt, dass Einrichtungen 19 zum Spülen, des Spalts 8, der bei dem vierten Ausführungsbeispiel ein Dichtspalt ist, mit einem gasförmigen Fluid enthalten sind.
  • Die Trennvorrichtung 15 kann durch einen beschaufelten Rotorkörper gebildet oder ergänzt (nicht gezeigt) werden.
  • Auch die Ausgestaltung des vierten Ausführungsbeispiels gemäß den 4 und 5 ermöglicht auf geschickte und einfache sowie zuverlässige Weise einen Freiraum für den Rand R der Rotorstirnseite 5, wenn das freie Rotorende 4 aufgrund von unvermeidlichen Unwuchten z. B. durch Ansatzbildung und Verschleiß im Betrieb des Rotors 2 Auslenkungen um seinen Drehpunkt D am Lager 3 erfährt.
  • Ferner ist es von Vorteil und daher bevorzugt, wenn ein Rotorendkörper, der die Rotorstirnseite 5 enthält und beispielsweise durch die Trennvorrichtung 15 oder einen beschaufelten Rotorkörper gebildet ist, einen Austragsraum 20 enthält, der frei von Einbauten ist.
  • Statt einer Mühle kann die Maschine auch ein Windsichter sein, bei dem der Rotor ein beschaufeltes Sichterrad enthält, das am freien Rotorende gebildet oder angeordnet ist und die Rotorstirnseite enthält. Die allgemeinen Ausgestaltungen eines Windsichters sowie dessen erfindungsgemäße Spezifikationen sind für den Fachmann anhand der vorstehenden Erläuterungen der ersten bis vierten Ausführungsbeispiele ohne weiteres möglich, so dass gesonderte Erläuterungen durch grafische Darstellungen und entsprechende Beschreibungen weggelassen werden. Analog zur Mühle kann auch beim Windsichter mit Vorteil und daher bevorzugt ein Rotorendkörper, der die Rotorstirnseite enthält und durch das beschaufelte Sichterrad gebildet ist, einen Austragsraum enthalten, der frei von Einbauten ist.
  • Es ist bevorzugt, wenn der Spalt 8 bei ruhendem Rotor zumindest an der Mitte M der Rotorstirnseite 5 gemessen eine Breite von kleiner oder gleich 1 mm, insbesondere von kleiner oder gleich 0,5 mm hat.
  • In den 6 und 7 sind noch zwei Ausführungsbeispiele gezeigt, die noch weiteren Aspekten Rechnung tragen.
  • Bei dem in den 6 und 7 schematisch gezeigten fünften und sechsten Ausführungsbeispiele einer Maschine 1 mit einem fliegend gelagerten Rotor 2 sind gleiche Komponenten wie bei den ersten bis vierten Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 5 mit denselben Bezugszeichen versehen und werden, soweit sie identisch sind, zur Vermeidung von bloßen Wiederholungen im Zusammenhang mit den 6 und 7 nicht nochmals beschrieben. Es wird insofern vollumfänglich auf die Beschreibungen zu den 1 bis 5 Bezug genommen und Einzelheiten der fünften und sechsten Ausführungsbeispiele gemäß den 6 und 7 werden nachfolgend nur erläutert, sofern und soweit sie sich von den ersten bis vierten Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 5 unterscheiden.
  • Die Rührwerkskugelmühle 10 als Beispiel einer Maschine 1 beim fünften Ausführungsbeispiel gemäß der 6 hat wie die Rührwerkskugelmühle 10 des vierten Ausführungsbeispiels gemäß den 4 und 5 einen Rotorendkörper, der die Rotorstirnseite 5 enthält und durch die Trennvorrichtung 15 gebildet ist sowie einen Austragsraum 20 enthält, der frei von Einbauten ist. Ferner wird der Austragsraum 20 von einem Austragsgas durchströmt, wie durch Pfeile 22 symbolisiert wird. Ferner mündet der Austragsraum 20 durch die Materialauslassöffnung 14 in einen Austragsstutzen 21 für gemahlenes Gut, der gegenüber der Horizontalen um 2° bis 15°, vorzugsweise 3° bis 10°, insbesondere bevorzugt 4° bis 6° nach unten geneigt ist.
  • Hintergrund ist, dass während des An- und Abfahrens der Rührwerkskugelmühle 10 wegen fehlender Fliehkräfte Mahlkörper (nicht gezeigt) in das Innere des Austragsraums 20 in der Mahlkörpertrennvorrichtung oder allgemein Trennvorrichtung 15 gelangen können. Mit dem Austragsgas werden diese Mahlkörper (nicht gezeigt) aus dem Inneren des Austragsraums 20 durch die Materialauslassöffnung 14 in den Austragsstutzen 21 geleitet, von dem aus sie wegen seiner Neigung nach unten in eine Mahlkörperfalle 23 gelangen, von der aus sie in den Bearbeitungsraum 11 zurückgeführt werden, wie durch die gestrichelte Linie 24 symbolisiert wird.
  • Der Unterschied des sechsten Ausführungsbeispiels gemäß der 7 zum fünften Ausführungsbeispiel gemäß der 6 besteht darin, dass bei dem sechsten Ausführungsbeispiel gemäß der 7 der Austragsstutzen 21 für gemahlenes Gut gegenüber der Horizontalen um 2° bis 15°, vorzugsweise 3° bis 10°, insbesondere bevorzugt 4° bis 6° nach oben statt nach unten geneigt ist. Damit kann eine Mahlkörperfalle 23 und eine Rückführung über einen Weg gemäß der gestrichelten Linie 24 entfallen, da die eventuell in den nach oben geneigten Austragsstutzen 21 gelangten Mahlkörper (nicht gezeigt) beim Abfahren der Rührwerkskugelmühle 10 zurück in den Austragsraum 20 rollen, von wo sie beim erneuten Anfahren der Rührwerkskugelmühle 10 automatisch durch die Fliehkraft wieder in den Bearbeitungsraum 11 zurückgeführt werden.
  • Die Erfindung ist anhand der Ausführungsbeispiele in der Beschreibung und in der Zeichnung lediglich exemplarisch dargestellt und nicht darauf beschränkt, sondern umfasst alle Variationen, Modifikationen, Substitutionen und Kombinationen, die der Fachmann den vorliegenden Unterlagen insbesondere im Rahmen der Ansprüche und der allgemeinen Darstellungen in der Einleitung dieser Beschreibung sowie der Beschreibung der Ausführungsbeispiele entnehmen und mit seinem fachmännischen Wissen sowie dem Stand der Technik kombinieren kann. Insbesondere sind alle einzelnen Merkmale und Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung kombinierbar.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Maschine
    2
    Rotor
    3
    Lager
    4
    freies Rotorende
    5
    freie Rotorstirnseite
    6
    feststehende Rotorgegenseite
    7
    Gehäuse oder Stator
    8
    Spalt
    9
    Randbereich
    10
    Mühle, insbesondere eine Rührwerkskugelmühle
    11
    Bearbeitungsraum
    12
    Mahlguteinlass
    13
    Antriebseinrichtungen
    14
    Materialauslassöffnung
    15
    Trennvorrichtung, insbesondere Mahlkörpertrennvorrichtung
    16
    Stirnringfläche
    17
    Stirndurchlassöffnung
    18
    Gegenringfläche
    19
    Einrichtungen zum Spülen
    20
    Austragsraum
    21
    Austragsstutzen
    22
    Pfeile für Austragsgas
    23
    Mahlkörperfalle
    24
    gestrichelte Linie Rückführung Mahlkörper
    A
    Rotationsachse des Rotors
    D
    Drehpunkt des freien Rotorendes
    M
    Mitte der Rotorstirnseite
    R
    Rand der Rotorstirnseite
    l
    Länge des freien Rotorendes vom Lager zur Mitte der Rotor-stirnseite
    d
    Durchmesser der Rotorstirnseite am freien Rotorende
    d1
    effektiver Durchmesser der Rotorstirnseite bei Auslenkung
    t
    effektive Länge des freien Rotorendes vom Lager zum Rand der Rotorstirnseite
    s
    Spaltweite oder -breite zwischen der Rotorstirnseite und der Rotorgegenseite

Claims (17)

  1. Maschine (1) mit einem an einem Lager (3) fliegend gelagerten Rotor (2), der eine Rotationsachse (A) hat, längs der vom Lager (3) ausgehend ein freies, im Weiteren ungelagertes Rotorende (4) verläuft, das eine Rotorstirnseite (5) aufweist, die durch einen Spalt (8) von einer feststehenden Rotorgegenseite (6) beabstandet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorstirnseite (5) zumindest in ihrem Randbereich (9) zu ihrem Rand (R) hin abfallend gekrümmt oder abgeschrägt ist.
  2. Maschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorgegenseite (6) Bestandteil eines Gehäuses (7) ist.
  3. Maschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorgegenseite (6) eine Materialauslassöffnung (14) gegenüber der Rotorstirnseite (5) enthält, und dass der Spalt (8) zwischen der Rotorstirnseite (5) und der Rotorgegenseite (6) in der Umgebung der Materialauslassöffnung (14) ein Dichtspalt ist.
  4. Maschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorstirnseite (5) kegelstumpf-, kegel- oder kalottenförmig ausgebildet ist.
  5. Maschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorgegenseite (6) analog zur Rotorstirnseite (5) geformt ist, so dass der Spalt (8) zumindest im Wesentlichen eine konstante Breite s hat.
  6. Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (8) am Rand (R) der Rotorstirnseite (5) eine größere Breite als an der Mitte (M) der Rotorstirnseite (5) hat.
  7. Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorstirnseite (5) konvex sphärisch ausgebildet ist, dass das freie Rotorende (4) bei ruhendem Rotor (2) vom Lager (3) aus bis zur Mitte (M) der Rotorstirnseite (5) gemessen eine freie axiale Länge l hat, und dass die konvex sphärische Rotorstirnseite (5) einen Radius hat, der gleich der freien axialen Länge l des freien Rotorendes (4) ist.
  8. Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorstirnseite (5) konvex sphärisch ausgebildet ist, und dass die konvex sphärische Rotorstirnseite (5) am Rand (R) einen kleineren Radius als in der Mitte (M) hat.
  9. Maschine (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die der Rotorstirnseite (5) gegenüberliegende Rotorgegenseite (6) konkav sphärisch ausgebildet ist.
  10. Maschine (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Rotorende (4) bei ruhendem Rotor (2) vom Lager (3) aus bis zur Mitte (M) der Rotorstirnseite (5) gemessen eine freie axiale Länge l hat, und dass die konkav sphärische Rotorgegenseite (6) einen Radius hat, der gleich der freien axialen Länge l zuzüglich der Breite s des Spalts (8) bei ruhendem Rotor (2) an der Mitte (M) der Rotorstirnseite (5) gemessen ist.
  11. Maschine (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Rotorende (4) bei ruhendem Rotor (2) vom Lager (3) aus bis zur Mitte (M) der Rotorstirnseite (5) gemessen eine freie axiale Länge l hat, und dass der Radius der konkav sphärischen Rotorgegenseite (6) zumindest gegenüber einem Randbereich (9) der Rotorstirnseite (5) größer als die freie axiale Länge l zuzüglich der Breite s des Spalts (8) bei ruhendem Rotor (2) an der Mitte (M) der Rotorstirnseite (5) gemessen ist.
  12. Maschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Windsichter ist, dass der Rotor (2) als Rotorendkörper ein beschaufeltes Sichterrad enthält, und dass das Sichterrad am freien Rotorende (4) gebildet oder angeordnet ist und die Rotorstirnseite (5) enthält.
  13. Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Mühle, insbesondere eine Rührwerkskugelmühle (10) ist, dass der Rotor (2) als Rotorendkörper eine Trennvorrichtung (15), insbesondere eine Mahlkörpertrennvorrichtung und/oder einen beschaufelten Rotorkörper enthält, und dass die Trennvorrichtung (15) oder Mahlkörpertrennvorrichtung oder der beschaufelte Rotorkörper am freien Rotorende (4) gebildet oder angeordnet ist und die Rotorstirnseite (5) enthält.
  14. Maschine (1) nach Anspruch 13 in Verbindung mit Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlkörpertrennvorrichtung einen Austragsraum (20) enthält, der von einem Austragsgas durchströmt wird und durch die Materialauslassöffnung (14) in einen Austragsstutzen (21) für gemahlenes Gut mündet, der gegenüber der Horizontalen um 2° bis 15°, vorzugsweise 3° bis 10°, insbesondere bevorzugt 4° bis 6° nach oben oder unten geneigt ist.
  15. Maschine (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorendkörper einen Austragsraum (20) enthält, der frei von Einbauten ist.
  16. Maschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (8) bei ruhendem Rotor an der Mitte (M) der Rotorstirnseite (5) gemessen eine Breite von kleiner oder gleich 1 mm, insbesondere von kleiner oder gleich 0,5 mm hat.
  17. Maschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen (19) zum Spülen des Spalts (8), insbesondere Dichtspalts, mit einem gasförmigen Fluid enthalten sind.
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