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Die Erfindung betrifft eine Wellendurchführung, insbesondere
für Vorrichtungen
zum Dosieren von Schüttgütern, gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Wellendurchführungen kommen in der Technik
in den vielfältigsten
Ausführungen
vor und dienen meist zur Lagerung und Abdichtung von Steuer- oder Antriebswellen.
Insbesondere bei Vorrichtungen zum Dosieren von Schüttgütern werden
drehbare Wellen zum Antrieb von Dosier- oder Mischorganen verwendet,
deren Lagerelemente besonders gegen ein Eindringen von Schüttgutpartikeln
geschützt
werden müssen.
Dazu ist es aus der Praxis bekannt, Wellendurchführungen zu schüttgutführenden
Teilen mit Dichtringen aus Gummiwerkstoffen oder speziellen Kunststoffen
als Wellenabdichtung vorzusehen. Derartige Abdichtungen von Wellendurchführungen
sind aber nicht für
alle Schüttgüter geeignet,
so daß insbesondere
feinkörnige
abrasive Schüttgüter häufig zwischen
den Dichtring und die Welle gelangen und so zu einem vorzeitigen
Verschleiß des
Dichtrings und längerfristig
auch des Lagers führen
können.
In der Praxis wird dies meist durch einen aufwendigen, regelmäßigen Austausch
der Dichtringe an der Wellendurchführung verhindert, was zu unnötigen Unterbrechungen
des Dosierbetriebs führt.
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In einer nicht vorveröffentlichten,
am 30.05.2001 eingereichten deutschen Patentanmeldung (Aktenzeichen:
DE 101 26 232.9 ) ist
eine Dosiervorrichtung beschrieben, bei der in einem Vor ratsbehälter ein
Vertikalrührwerk
durch eine drehbare Welle angetrieben wird. Dabei ist im oberen
Teil des Vorratsbehälters
eine Wellendurchführung
vorgesehen, die gegenüber
den in den Vorratsbehälter
eingefüllten
Schüttgütern abgedichtet
ist. Dazu läuft
die Welle in einem vertikalen stationären Rohrstumpf und ist in diesem
gelagert. Am oberen Austrittsbereich ist an der Welle eine Abdichthaube
befestigt, die den Rohrstumpf nach unten überlappt und zum Rohrstumpf
einen ringförmigen
Spalt bildet. Im oberen Bereich des Ringspalts ist zwischen der
Wellenlagerung und dem Rohrstumpf ein ringförmiges Dichtelement vorgesehen,
das ein Eindringen von Schüttgutpartikeln
verhindern soll. Zum Austrag eventuell in den Ringspalt eingedrungener
Schüttgutpartikel
ist an der Innenwand der rotierenden Abdichthaube zusätzlich ein
Rückfördergewinde
angebracht, das durch sein Linksgewinde die Schüttgutpartikel gegenüber der
rechtsdrehenden Welle vertikal nach unten austrägt. Dabei wird eine Spaltbreite
vorgeschlagen, die je nach Körnung
der Schüttgüter Spaltweiten von
0,5 mm bei staubförmigen
Schüttgütern und
bis 3 mm bei Granulatschüttgütern aufweisen
soll. Bei zu weitem Spaltmaß können aber
auch kleinere Schüttgutpartikel
bis zum Dichtring vordringen und dessen Standzeit verringern. Bei
zu engem Spaltmaß treten in
dem Rückförderspalt
aber relativ hohe Scher- und Druckkräfte durch das Rückfördergewinde
auf, die zum Anbacken der Schüttgutpartikel
führen
können und
dadurch die Funktion des Rückfördergewindes beeinträchtigen.
Dies kann dann auch zur Zerstörung des
Dichtelements führen
und längerfristig
Lagerschäden
hervorrufen.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe
zugrunde, die Abdichtwirkung an einer Wellendurchführung derart
zu verbessern, daß Lagerschäden weitgehend
vermieden werden, ohne daß regelmäßige Wartungsarbeiten
erforderlich sind.
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Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch
1 angegebene Erfindung gelöst.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch
die zusätzliche
Abdichtung des Rückfördergewindes sich
die Standzeit eines Dichtrings an der Wellendurchführung erheblich
verlängern
läßt, da ein
Eindringen insbesondere mit abrasiven Schüttgutpartikeln erschwert wird.
Gleichzeitig wird vorteilhafterweise der Anwendungsbereich derartiger
Rückfördergewinde
erweitert, da durch die spaltfreie Anordnungsmöglichkeit von vornherein ein
Eindringen von feinkörnigen
leicht zur Anhaftung neigenden Schüttgutpartikeln verringert wird.
Durch die Walkbewegung der elastischen Abdichthülse durch das Rückfördergewinde
werden auch leicht zur Anhaftung neigende Schüttgüter von der Abdichthülse gelöst und können so
vorteilhaft von dem nachgeordneten Dichtring oder Lager weggefördert werden.
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Die Erfindung hat zusätzlich den
Vorteil, daß durch
die einfache und kostengünstige
Ausgestaltung der Abdichthülse
auf einfache Weise auch vorhandene Wellendurchführungen mit derartigen Abdicht-
und Rückfördermitteln
nachgerüstet
werden können.
Dies ist insbesondere häufig
bei Schneckenförderern
der Fall, die wegen der Schneckenwendel nach der Wellendurchführung meist
eine gewissen Totraum aufweisen, auf dem vorteilhaft ein Rückfördergewinde
und eine Abdichthülse
angebracht werden können.
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Bei einer besonderen Ausgestaltung
der Erfindung mit rechteckförmigen
Gewindegängen
können
Anhaftungen eingedrungener Schüttgutpartikel wirkungsvoll
verhindert werden. Insbesondere bei leicht zur Anhaftung neigender
und temperaturempfindlicher Schüttgüter wird
durch die verhältnismäßig geringen
Scher- und Druckkräfte
an den rechteckigen Gewindekanten eine verhältnismäßig hohe Kompression der Rückfördermasse
vermieden. Gleichzeitig erfolgt durch die flache tangentiale Gewindefläche, auf
der die stationäre
Abdichthülse
aufliegt, eine geringe Laufreibung, durch die ein Verschleiß der Dichtungshülse als
auch des Rückfördergewindes gering
gehalten wird. Dadurch wird auch eine gute Verdrehsicherheit der
Abdichthülse
gewährleistet, durch
die vorteilhafterweise auch sehr dünnwandige und längere gut
abdichtende Wellenabdichtungen ermöglicht werden. Dabei sind gerade
die dünnwandigen
Abdichthülsen
vorteilhaft für
dicht nebeneinander angeordnete Doppelwellendurchführungen
geeignet, insbesondere für
Doppelschneckendosierer, bei denen beide Wellen vorteilhafterweise über die gesamte
Umfangsfläche
abdichtbar sind.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels,
das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Die Zeichnung zeigt
eine Dosierschneckendurchführung
an einer Schneckendosiervorrichtung für Schüttgüter.
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In der Zeichnung ist eine gelagerte
Welle als Antriebswelle 1 einer Dosierschnecke 2 dargestellt, dessen
Wellendurchführung
durch einen Dichtring 3 und eine ein Rückfördergewinde 4 umschließende elastische
Abdichthülse 5 gegen
umgebende Schüttgutpartikel
abgedichtet ist. Dabei ist die drehbar gelagerte Antriebswelle 1 in
einem stationären
Geräteteil 6 einer
nicht weiter dargestellten Dosiervorrichtung angeordnet, das ein
Lagergehäuse
enthält.
Eine Wellendurchführung
tritt im Grunde bei jeder Welle auf, die durch ein Gehäuse, eine
Wand oder ein Lager geführt
wird.
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Antriebsseitig ist an der Welle 1 ein
nicht dargestellter Antriebsmotor vorgesehen, der schwenkbar mit
der Welle verbunden werden kann. Diese Antriebswelle 1 ist
mit Hilfe von mindestens zwei Lagern 7 (weitere Lager nicht
dargestellt) möglichst
reibungsarm in dem Lagergehäuse 6 angeordnet,
wobei die Lager 7 vorzugsweise als Wälzlager ausgebildet sind. Die
Antriebswelle 1 ist in seiner Verlängerung vom Lagergehäuse 6 als
Dosierschnecke 2 ausgebildet, die in ein Dosierschneckengehäuse 8 hineinragt,
das mit einem Vorratsbehälter 9 für Schüttgüter verbunden
ist. Das Dosierschneckengehäuse 8 ist
im wesentlichen rohrförmig
ausgestaltet und enthält
unter dem Vorratsbehälter 9 eine
Eintrittsöffnung und
am Ende eine Austrittsöffnung.
Das Dosiergehäuse 8 ist über einen
Anschlußflansch 10 mit
dem Lagergehäuse 6 verschraubt.
Die Dosierschnecke 2 ist horizontal angeordnet und wird
während
des Dosierbetriebs von einem rechtsdrehenden Antriebsmotor mit einer
Drehzahl von ca. 10 bis 350 U/min. angetrieben. Dabei wird durch
die Dosierschnecke 2 das vom Vorratsbehälter 9 eintretende
Schüttgut kontinuierlich
in Förderrichtung 11 zur
Austragsöffnung
gefördert
und einem weiteren Prozeß dosiert zugegeben.
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Am Übergang des Lagergehäuses 6 zum Dosierschneckengehäuse 8 bildet
die Antriebswelle 1 eine Wellendurchführung, die gegen eindringende Schüttgutpartikel
zu schützen
ist. Insbesondere feinkörnige
Schüttgüter, wie
beispielsweise Aluminiumpulver, Bleipulver, Pulver aus Zinnverbindungen
oder andere feinkörnige
Partikel, die häufig
als Farbpigmente in einen Herstellungsprozeß dosiert zugegeben werden,
wirken im Lager 7 sehr abrasiv. Deshalb werden derartige
Wellendurchführungen,
die mit Schüttgütern in
Berührung
kommen, meist besonders gegen eindringende Schüttgutpartikel abgedichtet.
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Im Lagergehäuse 6 ist deshalb
an der Wellendurchführung
zum Dosiergehäuse 8 ein
Dichtring 3 vorgesehen, der die Welle 1 zu dem
Lager 7 staubdicht verschließt. Dieser Dichtring 3 ist
stationär
im Lagergehäuse 6 angeordnet
und besteht meist aus einem gut abdichtenden Gummiwerkstoff oder
speziellem Kunststoff. Bei abrasiven Schüttgütern ist dieser Dichtring 3 ohne
weitere Abdichtmaßnahmen
hohem Verschleiß unterworfen,
und muß deshalb
häufig
erneuert werden, damit die Schüttgutpartikel
nicht in das Lager 7 eindringen können. In der Praxis wurden
bisher bei der Dosierung von beispielsweise feinkörnigen Alu miniumpulvern
Standzeiten des Dichtrings 3 von zum Teil nur wenigen Stunden
Betriebszeit erreicht.
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Zur Erhöhung dieser Standzeit des Dichtrings 3 und
damit zur Verbesserung der Haltbarkeit des Lagers 7 schlägt die Erfindung
deshalb ein Rückfördergewinde 4 mit
einer elastischen Abdichthülse 5 an
der Wellendurchführung
vor, die das Rückfördergewinde 4 spaltfrei
umschließt.
Dazu wurde auf der Welle 1 im Bereich der Wellendurchführung zusätzlich ein
Rückfördergewinde 4 vorgesehen,
dessen Gewinde linksgängig
ausgebildet ist und bei einer rechtsdrehenden Antriebswelle 1 die
eingedrungenen Schüttgutpartikel
von der Lagerdichtung 3 weg fördert. Das Rückfördergewinde 4 ist
dabei vorzugsweise mit rechteckförmigen
Gewindegängen 12 versehen,
die an den Gewindekanten vergleichsweise geringe Scher- und Druckkräfte erzeugen.
Es sind aber auch dreieckförmige
oder runde Gewindegänge zur
Rückförderung
der Schüttgutpartikel
einsetzbar. Die jeweilige Länge
und Steigung des Rückfördergewindes 4 ist
abhängig
von der vorgegebenen Rückförderwirkung.
Dabei können
auch mehrgängige
Gewinde vorgesehen werden.
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Um ein Eindringen von Schüttgutpartikeln
in den Lagerbereich 7 weitgehend auszuschließen, wurde
in dem Wellendurchführbereich
eine spezielle Abdichthülse 5 vorgesehen,
die dicht auf den Gewindegängen 12 des
Rückfördergewindes 4 spaltfrei aufliegt.
Diese Abdichthülse 5 ist
an einem Ende mit einem orthogonal abgewinkelten Abdichtrand 13 versehen,
der fest zwischen dem Befestigungsflansch 10 und dem Lagergehäuse 6 eingeklemmt
wird und somit stationär
mit dem Lagergehäuse 6 verbunden ist.
Diese Abdichthülse 5 ist
vorzugsweise aus einem weich elastischen PVC-Kunststoff (Polyvenylchlorid) hergestellt,
die das Rückfördergewinde 4 in
einen axialen Bereich von ca. 10 bis 20 mm umschließt. Je länger dieser
umschlossene Bereich ist, desto größer wird die Dichtwirkung,
wobei sich aber gleichzeitig auch die Reibung zwischen der Hülse 5 und
dem Rückfördergewin de 4 erhöht. Die
Abdichthülse 5 ist mindestens
an seinem Innenbereich sehr glattflächig ausgebildet und liegt
somit relativ reibungs- und verschleißarm an der Welle 1 an.
Die Abdichthülse 5 kann
auch zusätzlich
mit einem reibungsarmen, trockenlaufgeeigneten PTFE-Kunststoff (Teflon)
beschichtet oder insgesamt aus diesem hergestellt sein, um den Verschleiß durch
Reibung an der Abdichthülse 5 zu
verringern. Als vorteilhaft hat sich auch eine Abdichthülse 5 erwiesen,
die unter leichter Zugspannung das Rückfördergewinde 4 umschließt und so
ein Eindringen von Schüttgutpartikeln
nahezu ausschließt.
Gegenüber
einer Spaltabdichtung besitzt die elastische Abdichthülse 5 den
Vorteil, daß bei
eingedrungenen Schüttgutpartikeln
ein Anhaften durch die hohen Scher- und Druckkräfte durch das Rückfördergewinde 4 verhindert
wird, da die Walkbewegungen auch leicht anhaftende Partikelmassen
lösen und
in Förderrichtung 11 vom
Lager 7 weg transportieren.
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Bei einer weiteren Ausführung der
Abdichthülse
kann diese aber auch in einem rohrförmigen Fortsatz um das Rückfördergewinde
eingeschoben sein. Dazu ist das Lagergehäuse 6 um den rohrförmigen Fortsatz
bis über
das Rückfördergewinde
verlängert
und stellt ein stationäres
Geräteteil
dar. Zwischen der lichten Weite des Rohrfortsatzes und dem Rückfördergewinde
ist ein Spalt von ca. 5 mm Spaltweite belassen, in dem die elastische
Lagerhülse
eingeschoben wird, die am Rückfördergewinde
und der Innenwandung des Rohrfortsatzes spaltfrei anliegt. In dem
rohrförmigen
Fortsatz sind Fixierelemente vorgesehen, die ein Mitdrehen der Abdichthülse verhindern.
Diese können
als Längsführungen
ausgebildet sein, in die vorgesehene Längsschlitze in der Abdichthülse eingreifen.
Zur besseren Abdichtung ist am Anfang des Rohrfortsatzes eine aufschraubbare Stopfbuchse
vorgesehen, mit der die Abdichthülse
in den Spalt kompressibel eindrückbar
ist, so daß diese mit
einer einstellbaren Vorspannung auf das Rückfördergewinde einwirkt. Dies
hat den Vorteil, daß nach einem
möglichen
Verschleiß der
Abdichthülse
eine Nachstellung mittels der Stopfbuchse erfolgen kann. Hierdurch
wird durch die Stopfbuchse, die in Richtung der Dichtung 3 einschraubbar
ist, die radiale Anpreßkraft
auf das Rückfördergewinde
erhöht,
wodurch ein möglicher
Verschleiß ausgleichbar
ist. Die Stopfbuchse kann gleichzeitig auch mit Fixierelementen
ausgestattet sein, die als Stecknoppen ausgebildet sind und in Aussparungen
der Abdichthülse eingreifen,
und so ein Mitdrehen der Abdichthülse verhindern.
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Das Rückfördergewinde 4 kann
auch auf eine separate Hülse
aufgebracht sein, die vorzugsweise auf die Welle 1 aufgeklebt
oder auf andere Art und Weise fest mit dieser verbunden wird. Eine
derartige Hülse
mit Rückfördergewinde 4 könnte auch aus
einem reibungsarmen Kunststoff bestehen und wäre dadurch bei vorhandenen
glatten Wellendurchführungen
nachrüstbar.
Die axiale Länge
der Abdichthülse 5 hängt dabei
von der gewünschten
Abdichtwirkung und der maximal zulässigen Reibung ab, die aufeinander
abstimmbar sind. Als besonders vorteilhaft hat sich eine derartig
abgedichtete Wellendurchführung
bei Dosiervorrichtungen erwiesen, die unter einem erhöhten Schüttgutdruck
stehen, insbesondere wenn die Wellen 1 horizontal oder
vertikal im Schüttgutstrom
laufen. Eine derartige Abdichtung einer Wellendurchführung schützt die
Lagerung nicht nur bei einer Schüttgutbelastung,
sondern zusätzlich auch
gegen jegliches Eindringen anderer Partikel und auch bei viskosen
Flüssigkeiten.
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Die elastische Abdichthülse 5 wird
auf einfache Weise aus einem elastischen flüssigen Kunststoff in eine Form
gegossen, die dann erkaltet und ohne große Nachbehandlung einsetzbar
ist. Dabei kann auf einfache Weise auch zusätzlich eine Dichtlippe außerhalb
des Rückfördergewindes 4 dicht
am Lagergehäuse 6 vorgesehen
werden, die die Welle 1 vor dem Rückfördergewinde 4 umschließt, so daß der eigentliche
Dichtring 3 entbehrlich ist.
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Eine derartige Abdichtung ist auch
bei Wellendurchführungen
mit Doppelwellen, wie beispielsweise bei Doppelschneckendosierern
einsetzbar. Bei Doppelschneckendosierern kämmen die nebeneinander angeordneten
Dosierschnecken meist ineinander, so daß die Antriebswellen an ihren
Wellendurchführungen
dicht nebeneinander angeordnet sind. Da die flexible Abdichthülse 5 spaltfrei
an der Welle anliegt und nur geringe Wanddurchmesser von ca. 1 bis 3
mm erfordern, können
auch Doppelwellendurchführungen
mit Wellenabständen
von mindestens 2 mm umschlingend abgedichtet werden. Dazu sind Dichtungshülsen ausführbar, die
zwei parallel nebeneinander angeordnete Hülsenstümpfe aufweisen, an die ein
gemeinsamer Dichtungsrand angegossen ist, der am Lagergehäuse 6 wie
vorstehend beschrieben befestigt wird. Dabei ist lediglich der Abstand
der Dichtungsstümpfe
auf den Abstand der Doppelwellen abzustimmen.
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Die Erfindung ist nicht nur auf die
vorstehenden Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern kann auch bei beliebigen Wellendurchführungen eingesetzt werden,
die gegenüber
eindringenden Materialpartikeln oder viskosen Flüssigkeiten abzudichten sind.