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Die Erfindung betrifft eine Weiche für Fördersysteme, die je nach Schaltzustand bzw. Stellung eines Stellelements das geförderte Gut wahlweise zu einem von mindestens zwei Anschlüssen durchleitet oder wahlweise von einem von mindestens drei Anschlüssen zu einem Anschluss durchleitet.
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Eine Rohrweiche zur Durchleitung von Material bzw. Fördergut zu einem von zwei Anschlüssen ist aus der
DE 196 11 121 A1 bekannt. In einem zylindrischen Hohlraum im Gehäuse der Weiche ist ein schwenkbarer Schieber angeordnet. Der Schieber lässt sich zwischen zwei Stellungen schwenken, bei denen ein Rohrzugang wahlweise mit einem ersten oder zweiten Abgang verbunden ist. Der Schieber ist koaxial schwenkbar und trägt einen flexiblen Spiralschlauch. Der Spiralschlauch ist an einem Ende fest mit einem Rohrstück des Zugangs verbunden und am anderen Ende von einem Stützwinkel getragen. Der Stützwinkel schließt das bewegliche Schlauchende zum Inneren des zylindrischen Hohlraums ab und wird vom Schieber getragen. In den Endstellungen ist die Verbindung vom Schlauchinneren zum Durchgang des gewählten Abgangs hergestellt. In jeder der Endstellungen ist der nicht mit dem Schlauch verbundene Abgang offen zum Inneren des zylindrischen Hohlraums, so dass Material aus dem offenen Abgang in den Hohlraum gelangen kann. Ebenso könnte beim Schwenken des Schiebers Material vom Stützwinkel in den Hohlraum abfallen. Der Hohlraum ist nicht ohne weiteres zu reinigen.
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DE 100 09 866 A1 betrifft eine Weiche für Fördersysteme mit einem Gehäuse, an dem ein Einlasskanal und zwei Auslasskanäle angeordnet sind. Im zylindrischen Hohlraum des Gehäuses ist ein Schieber bzw. Küken schwenkbar angeordnet, wobei der Schieber aus einem Zylinderstück gebildet ist, durch das zwei Durchgangskanäle hindurchführen.
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DE 1 916 581 A1 weist eine Weiche mit zwei Rohrstücken auf, die miteinander verbunden sind. Jedes Rohrstück bildet einen Kanal. In Abhängigkeit der Stellung des Kükens verbindet der erste oder der zweite Kanal den Eingang mit dem ersten oder zweiten Ausgang.
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US 3 489 178 B betrifft eine Weiche in der ein schwenkbares Plattenelement im zylindrischen Hohlraum des Gehäuses angeordnet ist, das durch zwei seitliche, scheibenförmigen Plattenelemente begrenzt ist.
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DE 88 11 639 U1 offenbart eine Weiche, wobei im zylindrischen Hohlraum des Gehäuses ein Zylinderabschnitt als Küken mit einer Durchgangsbohrung vorgesehen ist.
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Zum Umschalten zwischen dem ersten und zweiten Ausgang muss das Küken um einen Winkel größer 150° gedreht werden.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Weiche vorzusehen, bei der das Reinigen vereinfacht oder verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Gemäß Anspruch 1 ist eine Weiche für Fördersysteme, insbesondere ein Verteiler für Schwerkraftfördersysteme, vorgesehen, wobei die Weiche aufweist: ein Gehäuse, das einen zylindrischen Hohlraum umgibt oder das im Wesentlichen einen zylindrischen Hohlraum umgibt; einen ersten Seitendeckel, der das Gehäuse an einer ersten Seite des zylindrischen Hohlraums abschließt; einen zweiten Seitendeckel, der das Gehäuse an einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite des zylindrischen Hohlraums abschließt; zumindest drei oder genau drei Anschlüsse, die jeweils mit dem Hohlraum verbunden sind und durch die Fördergut in den Hohlraum einleitbar und/oder aus dem Hohlraum ausleitbar ist; und ein innerhalb des Gehäuses angeordnetes Stellelement, das um die Zylinderachse des zylindrischen Hohlraums schwenkbar oder drehbar ist.
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Das Stellelement ist innerhalb des Hohlraums frei drehbar (≥ 360°) oder der Schwenkbereich des Stellelements zwischen zwei Endstellungen beträgt mindestens 180°, vorzugsweise mindestens 200°, 220°, 240°, 260° oder 270°.
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Das Stellelement ist plattenförmig oder keilförmig oder im Wesentlichen plattenförmig oder keilförmig ausgebildet. Das Stellelement erstreckt sich in axialer Richtung zwischen den Innenseiten des ersten und zweiten Seitendeckels. Damit wird der Hohlraum in zwei Teilräume unterteilt, zwischen denen bei den Stellungen, in denen das Stellelement je zwei Anschlüsse verbindet, kein Material von einem zum anderen Teilraum gelangen kann.
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Bevorzugt wird in einer Ausgestaltung b) in den Stellungen des Stellelements, bei denen das Stellelement zwei der Anschlüsse verbindet, der Durchgangsquerschnitt zum Führen des Förderguts zum einen durch eine Führungsfläche des Stellelements und zum anderen durch einen Abschnitt der Innenfläche des Gehäuses ausgebildet.
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Zusätzlich oder alternativ weist in einer Ausgestaltung c) das Stellelement ein erstes Teilelement und ein zweites Teilelement auf, die sich von der Zylinderachse des zylindrischen Hohlraums nach außen erstrecken und eine radiale Länge gleich oder nahezu gleich des Radius des zylindrischen Hohlraums aufweisen.
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Die erste und zweite Seite des zylindrischen Hohlraums sind die axialen Seiten oder Stirnseiten des Hohlraums, die senkrecht zu dessen Zylinderachse liegen. Der zylindrische Hohlraum zylindermantel-seitig ist nicht allseitig durch die Innenseite des Gehäuses umschlossen, sondern nur teilweise, da die Durchgänge zu den Anschlüssen vorhanden sind. D.h. das Gehäuse weist eine lichte Innenabmessung auf, so dass theoretisch in das Gehäuses ein Zylinderkörper einsetzbar und vorzugsweise drehbar ist.
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An einen ‚Anschluss‘ muss nicht notwendigerweise an ein anderes Element des Fördersystems angeschlossen sein. Beispielsweise kann ein Anschluss als offener Austrag ausgebildet sein (z.B. als Austrag in ein zu befüllendes Gebinde). Das Fördergut ist vorzugsweise oder ausschließlich Schüttgut. Neben dem bevorzugten Einsatz der Weiche als Verteiler in Schwerkraftfördersystemen kann die Weiche auch bei pneumatischen Fördersystemen zum Einsatz kommen, bei denen das Schüttgut zumindest streckenweise pneumatisch gefördert wird.
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Bei der Ausgestaltung b) sind in der Stellung, bei der zwei Anschlüsse verbunden sind, genau (nur) zwei Anschlüsse verbunden.
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Bei der Ausgestaltung c) stehen vorzugsweise die Teilelemente bezüglich der Zylinderachse (im Querschnitt) unter einem Winkel von 180° (gegenüberliegend) zueinander oder stehen unter einem Winkel im Bereich von 140-180° zueinander.
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Vorzugsweise ist die Drehachse des Stellelements zur Zylinderachse des Hohlraums koaxial ausgerichtet.
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An den axialen Seitenkanten kann das Stellelement an Innenseiten des ersten und zweiten Seitendeckels anliegen oder einen Abstand davon mit geringem Spaltmaß aufweisen. Die Ausführung dieses Anliegens oder das Vorsehen des Spaltes kann ausgestaltet sein wie Ausführung der radialen Spitzen des Stellelements (s.u.). Z.B. kann das Stellelement an den axial gelegenen Seitenkanten auch spitz zulaufend sein.
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In Ausgestaltung ist der erste Seitendeckel abnehmbar am Gehäuse befestigt oder befestigbar, und/oder der zweite Seitendeckel ist fest mit dem Gehäuse verbunden oder abnehmbar am Gehäuse befestigt oder befestigbar. Vorzugsweise sind der erste und/oder zweite Seitendeckel rund. Der zweite Seitendeckel kann eine fest verbundene bzw. unlösbar verbundene Seitenwand sein.
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Vorzugsweise ist eine (elastische) Dichtung zwischen dem ersten und/oder zweiten Seitendeckel angeordnet.
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Vorteilhaft sind der erste und/oder der zweite Seitendeckel mittels Spannring oder - element am Gehäuse der Weiche befestigbar. Vorzugsweise bilden die Seitendeckel und das Gehäuse eine Flanschverbindung aus.
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In Ausgestaltung ist das Stellelement an einer Welle oder einem Wellenelement gelagert. Besonders bevorzugt ist die Welle oder das Wellenelement dreh- oder schwenkbar durch den ersten und/oder zweiten Seitendeckel geführt. Alternativ oder zusätzlich weist der erste und/oder der zweite Seitendeckel ein Wellenlager zum Lagern einer Welle oder eines Wellenelements des Stellelements auf.
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Die Welle kann eine durchgehende Welle sein, auf der das Stellelement gelagert ist oder mit dem dieses verbunden ist. Vorzugsweise ist das Stellelement jedoch an einem oder an zwei Wellenzapfen gelagert. In Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Stellelement nur an einer Seite mittels Welle oder Wellenelement gelagert ist. Aus Stabilitätsgründen erfolgt vorzugsweise jedoch eine beidseitige Lagerung.
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Vorzugsweise sind Wellenzapfen auf seitlich vorspringende Zungen oder Elemente des Stellelements aufgesetzt.
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Vorteilhaft ist ein erstes Anschlagelement vorgesehen, das den Schwenkbereich des Stellelements an der ersten Endstellung des Schwenkbereichs begrenzt, und/oder ein zweites Anschlagelement ist vorgesehen, das den Schwenkbereich des Stellelements an der zweiten Endstellung des Schwenkbereichs begrenzt. In Ausgestaltung kann ein Anschlagelement vorgesehen sein, das auf zwei unterschiedliche Seiten des Stellelements oder dessen Antriebselement wirkt, so dass mittels des einen Anschlags zwei Anschlagpunkte oder Endstellungen des Stellelements implementiert werden. Vorteilhaft sind ein oder beide Anschlagelemente verstellbar, so dass die erste und/oder zweite Endstellung des Stellelements relativ zum Gehäuse einstellbar ist.
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Ein oder beide Anschlagelement können an der Innenseite des Gehäuses vorgesehen sein. Zur Verbesserung der Reinigung sind aber vorzugsweise ein oder beide Anschlagelemente an der Welle oder einem Antrieb zum Drehen des Stellelements vorgesehen oder angeordnet (d.h. außerhalb des Hohlraums).
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Vorteilhaft weisen beide radialen oder peripheren Enden des Stellelements die gleiche radiale Länge von der Drehachse des Stellelements auf. Alternativ oder zusätzlich ist das Stellelement spiegel- oder punktsymmetrisch zur Drehachse des Stellelements ausgebildet.
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In Ausgestaltung verjüngen sich ein oder beide radialen Enden des Stellelements nach außen. Zusätzlich können ein oder beide radialen Enden des Stellelements als Schaberelement oder als Spitze ausgebildet sein.
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Vorzugsweise ist die radiale Ausdehnung des Stellelements so bemessen, dass zwischen einem oder beiden radialen Enden des Stellelements und der zylindrischen Innenwand des Gehäuses ein Spalt zur Bereitstellung eines Spiels zwischen dem radialen Ende(n) und der Innenwand vorhanden ist. Alternativ ist zumindest ein oder sind beide radialen Enden des Stellelements aus elastischem oder plastischem Material ausgebildet, wobei die radiale Ausdehnung des Stellelements an dem einem oder beiden radialen Enden so bemessen ist, dass die radiale Ausdehnung größer ist als oder gleich ist wie der freie Radius des zylindrischen Hohlraums.
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In Ausgestaltung ist das ganze Stellelement oder sind nur die/das radiale Ende elastisch. Die ‚elastische‘ Eigenschaft des Materials umfasst auch Material wie Hartkunststoff. Die Elastizität ist jedenfalls so, dass das Stellelement unter Druck und ohne bzw. weitgehend ohne plastische Beschädigung der Enden in den zylindrischen Hohlraum eingeschoben oder eingepresst werden kann. Alternativ sind bei einem starren bzw. unelastischen Grundkörper des Stellelements die außen gelegenen Enden elastische 'Schaber'enden.
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Vorzugsweise weist die Weiche genau drei Anschlüsse auf, wobei zwei Anschlüsse als Zugang einsetzbar sind und ein Anschluss als Abgang einsetzbar ist und wobei der abgehende Anschluss in Abhängigkeit der Stellung des Stellelements wahlweise mit einem der zugehenden Anschlüsse über den freigegebenen Querschnitt des Hohlraums verbunden ist; oder wobei ein Anschluss als Zugang einsetzbar ist und zwei Anschlüsse als Abgang einsetzbar sind und wobei der zugehende Anschluss in Abhängigkeit der Stellung des Stellelements wahlweise mit einem der abgehenden Anschlüsse über den freigegebenen Querschnitt des Hohlraums verbunden ist.
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Es ist auch ein Verfahren zum Betrieb einer Weiche gemäß einer beliebigen der oben angegebenen Ausgestaltungen oder gemäß den beiliegenden Ansprüchen vorgesehen. Dabei wird in einer ersten Betriebs- bzw. Endstellung des Stellelements im zylindrischen Hohlraum das Schüttgut von einem ersten der Anschlüsse ausschließlich zu einem zweiten der Anschlüsse durchleitgeleitet und in einer zweiten Betriebs- bzw. Endstellung des Stellelements im zylindrischen Hohlraum wird das Schüttgut von dem ersten Anschluss ausschließlich zu einem dritten der Anschlüsse durchgeleitet. Vorteilhaft wird beim Überführen des Stellelements von der ersten Betriebsstellung zur zweiten Betriebsstellung das Stellelement um einen Schwenkwinkel von mindestens 200° gedreht, vorzugsweise um einen Schwenkwinkel von mindestens 210°, 220°, 240°, 260° oder 270°.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt. Es zeigen:
- 1 eine Vorderansicht einer Weiche zum Weiterleiten von Schüttgut von einem Einlass zu wahlweise einem von zwei Auslässen,
- 2 eine Seitenansicht der Weiche von 1,
- 3 die Ansicht der Weiche von unten,
- 4 die Ansicht der Weiche von oben
- 5a eine Querschnittansicht der Weiche parallel zur Drehachse D,
- 5b eine Detailansicht des Ausschnittes B von 5a, die das vordere Wellenlager des Stellelements darstellt,
- 5c eine Detailansicht des Ausschnittes C von 5a, die das hintere Wellenlager und die Verbindung zum Schwenkantrieb darstellt,
- 5d eine Detailansicht des Ausschnittes D von 5a, die die Deckellagerung darstellt,
- 6 eine perspektivische Schnittansicht der Weiche von 1,
- 7 eine Explosionsdarstellung der Weiche,
- 8 eine Querschnittansicht der Weiche mit Schnitt senkrecht zur Drehachse D,
- 9a eine perspektivische Ansicht des Stellelements,
- 9b eine Querschnittsansicht des Stellelements längs der Drehachse,
- 10a den hinteren Lagerzapfen in perspektivischer Ansicht,
- 10b den hinteren Lagerzapfen in Querschnittsansicht, und
- 11 den vorderen Lagerzapfen in perspektivischer Ansicht.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Figuren dargestellt. Die Figuren sind nicht maßstabsgetreu und dienen der Erläuterung des Prinzips der Weiche. Wenn im Folgenden auf ‚oben‘, ‚unten‘, ‚vorne‘, ‚hinten‘, links', ‚rechts‘ etc. Bezug genommen wird, so dient das zur Vereinfachung der Erläuterung in Hinsicht auf die in den Figuren dargestellte Ausführungsform. Die reale Weiche kann in frei festlegbarer Lage in ein Fördersystem eingebunden werden oder sein.
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Allgemein gilt hierin, dass die Weiche Schüttgut von einem Einlass auf einen ausgewählten Auslass von mehreren Auslässen leitet oder von einem ausgewählten Einlass von mehreren Einlässen zu einem Auslass leitet. Ein- und Auslass sind hier austauschbar und hängen von der Verwendung ab. Bei Anwendungen bei denen (teilweise) in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung gefördert wird, kann ein Anschluss sowohl Einlass als auch Auslass sein. Einer, mehrere oder alle der Anschlüsse können ein Anschlusselement bzw. ein Verbindungselement aufweisen, mittels dem der jeweilige Anschluss mit einer weiteren Komponente einer Schüttgutfördereinrichtung (Rohrleitung, Materialauswurf, Materialspeicher ...) verbunden wird oder verbunden ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass bei einem, oder mehreren der Anschlüsse kein Anschlusselement bzw. Verbindungselement vorgesehen ist, beispielsweise wenn der Anschluss lediglich eine Öffnung für einen Material- bzw. Schüttgutauswurf ist. Vorzugsweise weist einer, zwei, drei (oder alle) der Anschlüsse ein Anschluss- bzw. Verbindungselement auf.
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1 zeigt eine Vorderansicht einer Weiche 2 zum Weiterleiten von Schüttgut von einem Einlass 12 zu wahlweise einem von zwei Auslässen 14, 16. Da wie eben erläutert, Ein- und Auslass je nach Anwendung definierbar sind, werden diese im Folgenden erster Anschluss 12, zweiter Anschluss 14 und dritter Anschluss 16 bezeichnet. Die Anschlüsse sind am Umfang eines Gehäuses 4 der Weiche angeordnet. Das Gehäuse 4 ist vorzugsweise ein Zylindermantel - zumindest ist der Innenraum des Gehäuses 4 ein zylindrische Hohlraum 10 (6), von dem die Durchgänge in den Anschlüssen 12, 14, 16 nach außen abgehen. Der zylindrische Hohlraum 10 hat die Symmetrie- bzw. Drehachse D (5a). Durch die strichpunktierten Linien in 1 sind die Symmetrieachsen A, B, C der Anschlüsse bezüglich der äußeren Enden (in der Ebene der Verbindungsflansche 18) der Anschlüsse dargestellt. Diese Symmetrieachsen A, B, C der Anschlüsse müssen nicht radial zur Drehachse D verlaufen. Vorzugsweise stehen die bzw. alle Symmetrieachsen der Anschlüsse senkrecht zur Drehachse D. Bevorzugt und wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, sind alle Symmetrieachsen A, B, C der Anschlüsse senkrecht zur Drehachse D.
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Vorzugsweise ist die Symmetrieachse A des ersten Anschlusses 12 auch radial zur Achse D und die Symmetrieachsen B, C der anderen Anschlüsse (hier zweiter 14 und dritter 16) schneiden sich - vorzugsweise in einem Punkt entlang der Symmetrieachse A des ersten Anschlusses 12 zwischen der Achse D und dem äußersten Punkt (z.B. Ebene des Flansches 18) des ersten Anschlusses. Diese Anordnung der Symmetrieachsen bietet den Vorteil, dass bei möglichst kleinem Gehäuse 4 möglichst große Flansch- bzw. Anschlussweiten der Anschlüsse vorgesehen werden.
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An den äußeren Enden weisen die Anschlüsse 12, 14, 16 (wie oben erwähnt vorzugsweise) Verbindungselemente auf, die hier beispielhaft als Verbindungsflansche 18 ausgeführt sind, so dass unter Verwendung der Verbindungsflansche Verbindungen zu anderen Komponenten einer Förderanlage herstellbar sind. Die Verbindungsflansche 18 und/oder die Anschlüsse 12, 14, 16 haben Normweiten (z.B. Nennweiten von 100 mm, 150 mm, 200 mm, 250 mm, oder 300 mm). Vorzugsweise sind die Normweiten jeweils gleich. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verjüngen sich die Innenweiten der Anschlüsse von den äußeren Enden zumindest im Abschnitt zur Einmündung in den Hohlraum 10. Dies bietet ebenfalls den Vorteil, dass die Größe des Gehäuses 4 klein ausfallen kann. Bei hier nicht dargestellter Ausgestaltung kann jedoch die Weite der Anschlüsse ohne Verjüngung in den Hohlraum 10 münden, wobei dann das Gehäuse 4 größer ausgestaltet ist und optional dann auch die Symmetrieachsen aller oder mehr als einer der Anschlüsse radial zur Drehachse D verlaufen können.
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2 zeigt eine Seitenansicht der Weiche 2, wobei die Vorderseite (in dieser Figur links gelegen) des zylindrischen Hohlraums 10 durch einen Deckel 6 abgeschlossen ist. Die Rückseite des Hohlraums 10 ist durch eine Rückwand 8 abgeschlossen (8), die mit der hinteren Seite bzw. Stirnkante des Gehäuses 4 verschweißt ist. Am Deckel 6 ist das vordere Wellenlager 20 angeordnet und an der Rückwand 8 ist das hintere Wellenlager 21 angeordnet, jeweils koaxial zur Drehachse D (3).
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Wie aus 1 und 2 zu ersehen, ist an der Vorderseite des Deckels 6 ein Griff 22 angeordnet, mit dem bei Wartungs- oder Kontrollarbeiten der Deckel 6 um die Lagerung an einem Schwenkgelenk 24 nach oben geschwenkt werden kann. Der starre Teil des Schwenkgelenks 24 ist hier vorteilhaft mit der Außenseite des ersten Anschlusses 12 verbunden, während der schwenkbare Teil mit der Außenseite des Deckels verbunden ist. Der Deckel und die vordere Stirnkante des Gehäuses bilden eine Flanschverbindung, die im geschlossenen Zustand, bei dem der Deckel das Gehäuse vorderseitig abschließt, durch einen Spannring 26 zentrierend zusammengehalten wird. Der Spannring 26 ist vorzugsweise ein herkömmlicher Spannring.
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3 zeigt die Ansicht der Weiche 2 von unten und 4 zeigt die Ansicht der Weiche von oben. Innerhalb des Hohlraums 10 ist ein Stellelement 30 um die Drehachse D (= Zylinderachse des Hohlraums 10) dreh- bzw. schwenkbar angeordnet (6), wobei in 4 das Stellelement in der Spiegelsymmetrie-Ebene der Weiche 2 in einer Zwischenstellung III (8) steht. Das Stellelement ist von einem an der Rückseite der Weiche 2 angeordneten Schwenk- bzw. Drehantrieb 28 antreibbar ist. Der dargestellte Antrieb ist ein Schwenkantrieb 28, mit dem das Stellelement 30 zwischen einer (vorzugsweise einstellbaren,) definierten ersten Winkelposition bzw. Endstellung I (8) und einer (vorzugsweise einstellbaren,) definierten zweiten Winkelposition bzw. Endstellung II überführb,ar ist. Der Schwenkantrieb 28 ist vorzugsweise ein pneumatischer oder hydraulischer Antrieb und weiter bevorzugt ein mittels Druckluft betätigter Antrieb. In Ausgestaltung kann der Antrieb auch als Drehantrieb ausgestaltet sein (nicht dargestellt), mittels dem das Stellelement 30 in eine frei wählbare Winkelstellung drehbar ist. Beispielsweise kann der Antrieb dann einen Schrittmotor und optional auch ein Getriebe aufweisen, so dass mittels einer Steuerung die vom Stellelement 30 einzunehmende Winkelstellung frei anfahrbar ist. Optional kann ein Getriebe auch beim dem Antrieb 28 eingesetzt werden, um ein höheres Drehmoment beim Überführen zwischen den Endstellungen I, II zu erreichen.
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Der Schwenkantrieb 28 hat zwei Medienanschlüsse (vorzugsweise Druckluft). Es wird so angesteuert, dass jeweils nur ein Anschluss unter Druck steht, so dass je nach angesteuertem Anschluss die erste oder zweite Endstellung I, II des Stellelements 30 angefahren wird. Vorzugsweise sind weiterhin Endlagenschalter vorgesehen, die ein Signal auslösen oder umschalten, wenn und/oder ob die jeweilige Endstellung I, II tatsächlich erreicht wurde. Mittels der Steuerung kann so das ordnungsgemäße Funktionieren überprüft werden.
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5a ist eine Querschnittansicht der Weiche 2 parallel zur Drehachse D, bei der das Stellelement 30 ebenfalls in der erwähnten Zwischenstellung III (8) steht. Das Stellelement 30 ist plattenförmig als Plattenelement 32 ausgebildet. Das Plattenelement ist an der vorderen Kantenseite mit einem vorderen Wellenzapfen 36 verbunden und an der hinteren Kantenseite mit einem hinteren Wellenzapfen 34 verbunden.
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5b zeigt eine Detailansicht des Ausschnittes B von 5a, die das vordere Wellenlager 20 für das Stellelement 30 vergrößert darstellt. Der vordere Wellenzapfen 36 ist drehbar in einer Gleitbuchse 42 gelagert. Die Gleitbuchse 42 ist mittels eines Sprengrings innerhalb einer Bohrung einer vorderen Nabe 44 gesichert. Die vordere Nabe 44 ist mit dem Deckel 6 verbunden, hier mittels Schweißverbindung. Das vordere Wellenlager 20 ist durch eine Abdeckung 46 gegen Verunreinigungen abgedeckt. Die Abdeckung 46 ist mittels einer Befestigung 50 an der vorderen Nabe 44 gesichert. Die axiale Ausrichtung des Stellelements 30 wird durch einen in axiale Richtung einstellbaren Axial-Anschlag 48 gesichert und eingestellt, wobei der Anschlag 48 auf den vorderen Wellenzapfen 36 wirkt. Nicht weiter dargestellt ist dem Antrieb 28 ein axial wirkendes Druckelement zugeordnet, das auf den hinteren Wellenzapfen 34 einen axialen Druck in Richtung Vorderseite ausübt und den Wellenzapfen mit dem Stellelement 30 unter Vorspannung in Richtung Vorderseite drückt. Dem Axialschub des Druckelements wirkt der Axial-Anschlag 48 entgegen, so dass die exakte axiale Position des Stellelements 30 durch Justieren am Axial-Anschlag 48 einstellbar ist.
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Der Ausschnitt C von 5a ist in 5c vergrößert dargestellt und zeigt eine Detailansicht des hinteren Wellenlagers 21und die Verbindung zum Schwenkantrieb 28. Der hintere Wellenzapfen lagert reibungsarm in einer Gleitbuchse 54, die wiederum mittels Sprengring gesichert, in eine Bohrung der hinteren Nabe 52 eingesetzt ist. Die Nabe 52 ist mit der Rückwand 8 verschweißt.
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Vorteilhaft sind das Gehäuse 4, die Anschlüsse 12, 14, 16, der Deckel 6, die Rückwand 8 und die Naben 44, 52 aus Metall, besonders bevorzugt aus Stahl oder Edelstahl. Vorteilhaft sind die Schweißnähte zwischen der Rückwand 8 und der hinteren Seite des Gehäuses und/oder zwischen dem Deckel und der Nabe 44 und/oder zwischen der Rückwand 8 und der Nabe 52 umlaufend, so dass ein Spalt zum Innenraum 10 bzw. Produktraum vermieden wird. Vorteilhaft werden die Schweißnähte (wird die Schweißnaht) überdreht und/oder poliert, so dass kein Überstand vom Gehäuserand, Deckel oder Rückwand in den Hohlraum 10 ragt und das Stellelement 30 dichtend an den Oberflächen anliegen kann oder mit minimalem Spalt zu den Oberflächen ausgeführt werden kann.
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5d zeigt eine Detailansicht des Ausschnittes D von 5a mit einer vergrößerten Darstellung der Deckellagerung (Schwenkgelenk 24) und einer Dichtung 40 zwischen Deckel 6 und vorderer Stirnkante des Gehäuses 4. Die Dichtung 40 umschließt von außen einen Sims an der vorderen Stirnseite des Gehäuses, so dass beim Aufsetzen des Deckels und Spannen des Spannrings 26 der vordere Ring der Dichtung 40 zwischen der Stirnseite des Simses und dem Innenrand des Deckels 6 abdichtet.
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Die perspektivische Teilschnitt-Ansicht der Weiche 2 in 6 zeigt in der nichtgeschnittenen Darstellung des Stellelements 30, dass diese als zentrales Element das Plattenelement 32 umfasst, bei dem in seitlicher Verlängerung koaxial zur Drehachse D der vordere und hintere Wellenzapfen 34, 36 angeordnet sind. Die bezüglich der Drehachse radialen Enden der Platte 32 sind als Spitze 38 bzw. als Schaber ausgebildet, die parallel zur Drehachse D bzw. parallel zur Innenfläche des zylindrischen Hohlraums verlaufen.
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In der dargestellten Ausgestaltung sind die Spitzen 38 an beiden radialen Enden ausgebildet und sind einstückig (monolithisch) mit dem Plattenkörper 32 ausgebildet. Der Plattenkörper ist aus einem Kunststoffmaterial (z.B. PTFE, Polypropylen, Polyamid oder modifiziertem Polyamid). Vorzugsweise ist das Kunststoffmaterial elastisch deformierbar. Alternativ oder zusätzlich ist die Länge in radiale Richtung zwischen dem radialen Ende der Spitze 38 (einer oder beider Spitzen) geringfügig größer als der Radius R (8) des zylindrischen Hohlraums 10, so dass nach Einbau die (längere) Spitze oder beide Spitzen beim Schwenken des Stellelements 30 an der Innenfläche des Hohlraums 10 entlangschaben. Durch das Entlangschaben wird an den Innenflächen des Hohlraums abgelagertes Material ‚abgeschabt‘ - zumindest in den Bereichen, die durch die Spitze oder die Spitzen beim Schwenken überstrichen werden. Ein solches ‚Entlangschaben‘ kann aber auch bereits erreicht werden, wenn zwischen Innenwand und äußerem Ende der Spitze (Spitzen) ein geringfügiger Spalt vorhanden ist. In diesem Fall wird zumindest das abgelagerte Material abgestreift, welches dicker ist als der Spalt.
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Folgende weitere Ausgestaltungen können für das Stellelement 30 vorgesehen sein:
- - Der Hauptkörper des Stellelements ist aus Metall oder einem anderen (im Vergleich zu leicht elastischem Kunststoff) starren Material (z.B. Keramik) und nur die Spitzen sind aus elastisch verformbarem Kunststoff ausgebildet.
- - Das gesamte Stellelement ist aus starrem Material ausgebildet (Metall, Keramik ...), die Spitzen sind an beiden Seiten vorgesehen und der Radius zu den Spitzen ist um eine geringe Spaltbreite gegenüber dem Radius R des Hohlraums 10 verkleinert.
- - Der Hohlraum 10 ist als Kegelmantelfläche mit äußerst geringem Winkel (z.B. 0,5-2° oder 1 bis 5°) gegenüber der Symmetrieachse ausgebildet und das Stellelement verjüngt sich entsprechend nach hinten, so dass ein leichtes Einsetzen des Stellelements in den Hohlraum erfolgt, bis das Stellelement erst kurz vor und bei der Endlage im Hohlraum das vorgegebene Spaltmaß oder seine Anlage an der Innenfläche des Hohlraums erreicht.
- - Die radiale Länge der beiden radialen Ausleger 30a, 30b (9b) des Stellelements 30 sind unterschiedlich. Ausleger ist der Teil des Stellelements, der sich von der Drehachse D in Richtung Innenwand des Gehäuses (Hohlraum) erstreckt. Beispielsweise liegt ein Ausläufer an der Innenwand des Hohlraums 10 beim Drehen an und beim anderen Ausläufer wird ein Spalt zur Innenwand eingehalten.
- - Ein oder beide Ausleger 30a, 30b sind keilförmig.
- - Die beiden Ausleger stehen in Bezug auf die Drehachse D unter einem Winkel zueinander.
- - Das Stellelement insgesamt oder die Ausleger sind gebogen oder bogenförmig (in Bezug auf den Querschnitt senkrecht zur Drehachse D).
- - Falls der Körper oder Hauptkörper des Stellelements normalerweise isolierend ist (z.B. Kunststoff oder Keramik), ist vorzugsweise das Material des Hauptkörpers derart modifiziert, dass sich zumindest eine geringe Leitfähigkeit einstellt. Beispielsweise durch Zugabe von Kohlenstoffpartikeln oder Ruß. Dadurch wird der Aufbau von elektrostatischen Ladungen verhindert. Das Stellelement ist vorzugsweise elektrisch mit dem Gehäuse der Weiche verbunden.
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In nicht dargestellter Ausgestaltung können das vordere und hintere Lager gekapselt sein (wie beim Ausführungsbeispiel durch die Abdeckung 46 bereits erfolgt), wobei ein Spülgas mit leichtem Überdruck zum Hohlraumdruck aufgeschlagen wird, so dass bei kritischem Schüttgut (gegen Verunreinigung des Lagers oder gegen ein Austreten des Schüttguts) ein Eindringen von Schüttgut in die Lager 20, 21 verhindert oder verringert wird.
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7 zeigt eine Explosionsdarstellung der Weiche 2, bei der das plattenförmige Stellelement aus dem Hohlraum 10 herausgezogen ist und sowohl die Dichtung 40 als auch der Spannring 26 separat erkennbar sind. Es ist auch erkennbar, dass neben dem am Anschluss 12 vorgesehene feste Teil des Schwenkgelenks 24 auch am Anschluss 16 ein solcher fester Teil vorgesehen ist. Weiterhin ist am Deckel sowohl oben als auch rechts unten ein mit dem Deckel verbundenes Verbindungselement zur Kopplung mit dem schwenkbaren Teil des Gelenks 24 vorgesehen. Dadurch kann wahlweise das Schwenkgelenk 24 oben oder rechts unten vorgesehen werden, was es dem Endkunden ermöglicht, die Schwenkrichtung nach den vorgegebenen Verhältnissen zu wählen.
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8 zeigt eine Querschnittansicht der Weiche 2 mit Schnitt senkrecht zur Drehachse D. Das Stellelement 30 ist dargestellt in drei verschiedenen Stellungen: der Zwischenstellung III (durchgezogenen Linien), der ersten Endstellung I (gestrichelt) und der zweiten Endstellung II (gestrichelt). Der Winkel α ist der Winkel, den das Stellelement durchläuft, wenn es von der ersten Endstellung I über die Zwischenstellung III zur zweiten Endstellung II oder zwischen den Endstellungen zurück überführt wird. Im dargestellten Beispiel beträgt der Winkel α = 300°. Bei einer solchen Überführung überstreichen die beiden Spitzen 38 zusammen die gesamte Innenfläche des zylindrischen Hohlraums 10 und können dort abgelagertes Schüttgut ablösen wie oben beschrieben. Beispielsweise wird die Innenfläche des zylindrischen Hohlraums auch in dem durch β gekennzeichneten Winkelbereich überstrichen, der bei einer direkten Überführung zwischen den Endstellungen I und II nicht erfasst würde (im dargestellten Fall wenn lediglich um 60° geschwenkt würde). Die Verunreinigung innerhalb der Weiche 2 wird aufgrund des großen Schwenkbereichs gering gehalten.
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In Hinsicht auf die Endstellung I wird der Hohlraum 10 durch das Stellelement 30 in eine Teilkammer 10a unterteilt, wobei der Materialstrom vom Anschluss 12 zum Anschluss 14 (oder umgekehrt) geleitet wird. Bei der Endstellung II wird der Hohlraum 10 durch das Stellelement 30 in eine Teilkammer 10b unterteilt, wobei der Materialstrom vom Anschluss 12 zum Anschluss 16 (oder umgekehrt) geleitet wird. Abgesehen von den Innenflächen am Anschluss 12 und geringen Teilflächen an der Innenfläche des Deckels 6 und der Rückwand 8, sind die Oberflächen der Teilkammern 10a und 10b in den jeweiligen Endstellungen völlig getrennt voneinander. Beispielsweise trifft das durchgeleitete Material in der ersten Endstellung I auf eine andere Seite des Stellelements 30 als beim Durchleiten des (anderen) Materials in der zweiten Endstellung II. Beim Durchleiten unterschiedlichen Materials in Abhängigkeit der Endstellung ist so eine Materialverschleppung minimiert.
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9a zeigt eine perspektivische Ansicht des Stellelements und 9b eine Querschnittsansicht des Stellelements längs der Rotationsachse. Besonders anhand von 9b sind seitliche Ausleger erkennbar. An der Vorderseite ist dies ein vorderer Vorsprung 32a und an der Rückseite ein hinterer Vorsprung 32b, die im dargestellten Beispiel einstückig oder monolithisch mit dem Material der Platte 32 ausgebildet sind.
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10a zeigt den hinteren Lagerzapfen 34 in perspektivischer Ansicht, bei dem ein Aufnahmeschlitz 34a zur Aufnahme des hinteren Vorsprungs 32b ausgebildet ist. Wie in 10b gezeigt, ist im montierten Zustand der Weiche 2 der hintere Vorsprung in den Schlitz 34a eingefügt, so dass der Schwenk- bzw. Drehantrieb des Stellelements 30 durch Drehen/Schwenken des hinteren Lagerzapfens 34 erfolgt. Zur Ankopplung des Lagerzapfens 34 an den Schwenkantrieb 28 sind am hinteren Ende des Zapfens 34 zwei Bohrungen bzw. Kopplungsaufnahmen 34b angeordnet.
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Schließlich zeigt 11 den vorderen Lagerzapfen 36 in perspektivischer Ansicht, aus der ein Aufnahmeschlitz 36a zur Aufnahme des vorderen Vorsprungs 32a ersichtlich ist.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Weiche
- 4
- Gehäuse
- 6
- Deckel
- 8
- Rückwand
- 10
- Zylinderhohlraum
- 10a, 10b
- Teilkammern Hohlraum
- 12
- erster Anschluss (Einlass)
- 14
- zweiter Anschluss (Auslass)
- 16
- dritter Anschluss (Auslass)
- 18
- Verbindungsflansch
- 20
- vorderes Wellenlager
- 21
- hinteres Wellenlager
- 5 22
- Griff
- 24
- Schwenkgelenk
- 26
- Spannring
- 28
- Schwenk-/Drehantrieb
- 30
- Stellelement
- 30a, b
- erstes, zweites Teilelement
- 32
- Plattenelement
- 32a
- vorderer Vorsprung
- 32b
- hinterer Vorsprung
- 34
- hintere Welle (Zapfen)
- 34a
- Aufnahmeschlitz
- 34b
- Kopplungsaufnahme
- 36
- vordere Welle (Zapfen)
- 36a
- Aufnahmeschlitz
- 38
- Spitze (Schaber)
- 40
- Dichtung
- 42
- Gleitbuchse
- 44
- Nabe
- 46
- Abdeckung
- 48
- Axial-Anschlag
- 50
- Befestigung
- 52
- Nabe
- 54
- Gleitbuchse
- A, B, C
- Mittellinie erster, zweiter, dritter Anschluss
- D
- Drehachse
- R
- Radius Hohlraum
- I
- erste Endstellung
- II
- zweite Endstellung
- III
- Zwischenstellung
- α
- Schwenkbereich zwischen Endstellungen
- β
- überstrichener Bereich
