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Drehschieber, insbesondere für Papiermaschinen Die Erfindung betrifft
Drehschieber, insbesondere Speiseschieber zur Einleitung von Schnipseln oder anderem
faserartigem Material in unter einem tZberdruck stehende Kochapparate, Autoklaven
u. dgl.
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Drehschieber, die zur Einführung von Pulpe in einen Autoklav od.
dgl. dienen, arbeiten normalerweise unter hohen Temperaturen und bei Überdruck.
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Es wurden bereits die unterschiedlichsten Anordnungen und Konstruktionen
solcher Drehschieber verwendet, um unter diesen Betriebsverhältnissen eine Abdichtung
des Schiebers gegenüber dem Gehäuse mit geringstmöglichem Druckverlust zu erzielen.
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Hierbei werden meistens Kanal- und Ventilanordnungen zum Partialdruckausgleich
über den Schieber angewendet und auch der Notbehelf einer Vergrößerung der Querschnittsfläche
des Schiebers, damit er der Biegebelastung durch die Druckdifferenz besser widerstehen
kann.
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Bekannte Drehschieber dieser Art weisen ein Schiebergehäuse auf,
in dessen Aussparung ein Rotor vorgesehen ist, der zwischen dem Schiebereinlaß und
dem Schieberauslaß bewegliche Mulden zur Aufnahme des Materials aufweist. Bei allen
bekannten Drehschiebern sind alle diese Mulden gleich tief; sie müssen zwecks Erzielung
einer ausreichenden Biegungssteifigkeit des Rotors verhältnismäßig flach sein, damit
sich der Rotor bei Vorhandensein eines verhältnismäßig großen Druckdifferentials
zwischen Einlaß- und Auslaßseite nicht zu stark verbiegt oder in anderer Weise verformt,
weil hierunter die Abdichtung des Rotors gegenüber dem Schiebergehäuse leiden würde.
Durch diese verhältnismäßig flache Ausbildung der Mulden im Rotor wird aber dessen
Durchgangsquerschnitt und damit die bei einer bestimmten Druckdifferenz sich einstellende
Durchflußmenge in sehr starkem Maße begrenzt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Drehschieber mit zwischen dem
Schiebereinlaß und dem Schieberauslaß beweglichen Mulden zur Aufnahme des Materials
zu schaffen, der bei ausreichendem Biegungswiderstand gegenüber der Druckbelastung
des Rotors des Drehschiebers einen gegenüber den bekannten Drehschiebern wesentlich
erhöhten Durchflußquerschnitt aufweist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Rotor
abwechselnd tiefe und flache Mulden aufweist. Diese Mulden können zweckmäßig zylindrische
Bodenflächen aufweisen, wobei die Bodenflächen der tieferen Mulden einen kleineren
Radius haben als die Bodenflächen der flachen Mulden. Als besonders zweckmäßig hat
sich eine solche Ausbildung des Rotors erwiesen, bei der die radiale
Tiefe der flachen
Mulden kleiner als die Hälfte des Radius des Rotors und die Tiefe der tiefen Mulden
größer als die Hälfte des Rotorradius ist.
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Durch die Verwendung der einander abwechselnden tiefen und flachen
Mulden wird ein Rotor geschaffen, der bei hohem Durchgangsquerschnitt eine wesentlich
größere Steifigkeit aufweist als die bekannten Drehschieberrotoren mit gleich tiefen
Mulden. Infolge dieser erhöhten Steifigkeit kann man mit hoher Genauigkeit ein gleichmäßiges
Spiel des Rotors gegenüber dem Schiebergehäuse des Drehschiebers einstellen und
infolgedessen eine sehr wirksame Abdichtung zwischen diesen beiden Teilen gewährleisten,
wodurch Leckverluste auch bei hohem Differenzdruck zwischen Einlaß und Auslaß des
Drehschiebers auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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F i g. 1 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Drehschiebers;
Fig. 2 ist ein Querschnitt durch den Schieber entlang der Linie 2-2 in F i g. 1;
Fig.3
zeigt in vergrößertem Schnitt die Einzelheiten eines der Schieberlagerzapfen in
einem der Gehäusedeckel, und zwar im Schnitt entlang der Linie 3-3 inFig.4; Fig.4
ist eine Stirnansicht der Antriebsseite des Schiebers; Fig.S ist eine Seitenansicht
des Drehschiebers selbst, wobei ein Teil einer der Schiebermulden bis zur Mittellinie
weggebrochen dargestellt ist, um die inneren Einzelheiten der Mulde darstellen zu
können.
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Der insgesamt mit 10 bezeichnete Drehschieber gemäß der Erfindung
weist ein Gehäuse 12 mit einer im wesentlichen zylindrischen Bohrung 13 (Fig.2)
auf. Das Gehäuse 12 bildet eine mit einem Flansch versehene rohrförmige Einlaßöffnung
14 und eine in ähnlicher Weise mit einem, Flansch versehene Ausfaßöffnung 15, die
dem Einlaß 14 diametral gegenüberliegt. Der Einlaß 14 und der Auslaß 15 sind beide
mit der Bohrung 13 verbunden.
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An den gegenüberliegenden Enden des Gehäuses 12 sind die Bohrung
13 verschließende Deckel 18 und 19 mittels versenkter Schrauben 20 befestigt, die
aus Fig.3 und 4 erkennbar sind. Die Deckel 18 und 19 halten eine im wesentlichen
zylindrische Innenbüchse 25 in der Bohrung 13 fest. Diese Büchse 25 ist mit einer
Einlaßöffnung 26 und einer Auslaßöffnung27 versehen, die beide gegenüber dem Gehäuseeinlaß
14 bzw. dem Gehäuseauslaß 15 liegen.
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Die beiden oberen Schlitze 28 fluchten mit Nuten 30 und Abblaseöffnungen
31 im Gehäuse 12 und dienen zum Ablassen des Dampfdruckes aus dem Drehschieber 10.
Zu jedem Zeitpunkt wird nur eine einzige Abblaseöffnung 31 verwendet, je nach der
Drehrichtung des Drehschiebers 10, und die andere Öffnung 31 ist mittels eines Stopfens
oder eines dauernd geschlossenen Ventils (nicht dargestellt) verschlossen.
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Die beiden verbleibenden Schlitze 28 dienen zum Festhalten der Büchse
25 gegenüber einer Verdrehung in der Bohrung 13, und zwar durch Halteschrauben 34,
die in das Gehäusel2 eingeschraubt sind und deren Enden 35 in die zugehörigen Schlitze
28 hineinragen. Auf diese Weise verhindern die Schrauben 34 eine Verdrehung der
Büchse 25 gegenüber dem Gehäuse 12.
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Die Außenkanten der Büchse 25 liegen an den Innenflächen der Deckel
18 und 19 an und werden durch diese gegen Längsbewegung gegenüber dem Gehäuse 12
festgehalten. Jeder der Deckel 18 und 19 hat einen Bund 36 (Fig.3), der mit der
Innenfläche der Büchse 25 einen Preßsitz bildet, um den Drehschieber starr und widerstandsfähig
gegenüber einer Verformung infolge der Innendrücke zu machen.
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Im Gehäuse 12 ist ein Schieber 40 mit an seinen beiden Enden befindlichen
Lagerzapfen 42 und 43 drehbar gelagert, die einteilig mit dem Schleberkörper ausgebildet
sind und durch die Deckel 18 und 19 hindurch verlaufen. Der Schieber 40 weist einen
im wesentlichen mittig im Gehäuse 12 zwischen den Deckeln angeordneten Muldenteil
45 auf, der, wie die Fig.5 zeigt, einteilig mit den Lagerzapfen 41 und 42 ausgebildet
ist. Der Muldenteil 45 weist einander abwechselnde tiefe Mulden 47 und flache Mulden
48 auf. Der Muldenteil 45 besteht aus einem Tragkreuz 50, das die Mulden sowie Dichtkanten
51 an der Innenfläche der Büchse 25 bildet. Die äußeren Teile des Tragkreuzes 50
sind gegenüber der benachbarten Oberfläche der Büchse 25 derart angeordnet,
daß sie
Abscherkanten 51 bilden, und zwar ohne Rücksicht auf die Drehrichtung des Schiebers.
Im Muldenteil 45 sind Querkanäle 55 vorgesehen, die zwischen den Innenflächen der
an den Gehäuseenden vorgesehenen Deckel verlaufen und dem Druckausgleich dienen.
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Die Anordnung der einander abwechselnden tiefen und flachen Mulden
führt zu einer Form des Tragkreuzes 50, daß ein beträchtlicher Anteil des Werkstoffes
des Schiebers radial außerhalb der Schiebermitte liegt, so daß der Schieber ein
hohes Trägheitsmoment erhält, das zu einer hohen Widerstandskraft gegenüber einer
Biegungsverformung durch den Dampfdruck am Auslaß 15 führt. Die Mulden 47 und 48
-sinddurch im wesentlichen zylindrische Bodenflächen 53 und 54 und daran anschließende
gerade Seitenflächen gekennzeichnet. Der Krümmungsradius der Bodenfläche 54 der
flachen Mulden 48 ist größer als der Krümmungsradius der zylindrischen Bodenflächen
53 der tieferen Mulden 47, so daß die tieferen Mulden 47 sich in Richtung aufeinander
tiefer nach innen und in Richtung auf die Mittellinie des Drehschiebers erstrecken,
was zu einer hohen Durchlaßkapazität sowie hoher Festigkeit des Schiebers führt.
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An beiden Seiten des Auslasses 15 sind im Gehäuse 12 Abblasöffnungen
56 vorgesehen, durch die im Zusammenwirken mit zwei schräg vor ihnen liegenden Ablenkplatten
57 ein unter Druck stehender Dampfstrahl in den Innenraum der benachbarten Mulde
gerichtet wird, wenn diese in die Auslaßstellung kommt, und zwar zu dem Zweck, die
benachbarte Mulde von ihrem Inhalt leerzuspülen. Es wird immer nur eine dieser Abblasöffnungen
verwendet, und zwar je nach der Drehrichtung des Drehschiebers; die andere Öffnun
56 ist jeweils mit einem Stopfen oder einem dauernd geschlossenen Ventil verschlossen.
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Das Austreten von Dampf aus der Gehäusebohrung 13 in die Enddeckel
wird durch Packungsringe 60 verhindert, die in einer zwischen den Lagerzapfen 42
und 43 und den Deckeln 18 und 19 vorgesehenen Aussparung liegen. Zwischen zwei einander
benachbarten Packungsringen liegt ein Hohlring 61, über den sowie über eine gebohrte
Öffnung 62 eine Schmierung erfolgt; die Packungsringe werden durch eine Stopfbüchsenbrille
65 unter Dichtdruck gehalten.
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Es ist darauf hinzuweisen, daß der am Auslaß 15 herrschende Dampfdruck
eine Verformung des Schiebers im Gehäuse 12 und eine gewisse Verformung der Lagerzapfen
in ihren Lagern hervorrufen kann. Allgemein gesagt, wird bei einer bestimmten erwünschten
Kapazität ein möglichst geringer Dampfverlust bei gleichzeitig guter, ununterbrochener
Einspeisung angestrebt. Das Spiel zwischen dem Schieber und der feststehenden Gehäusebüchse
sollte deshalb so gering wie möglich sein.
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Durch die Erfindung wird ein Drehschieber mit einer Einstellmöglichkeit
für das Betriebsspiel zwecks Ausgleichs der Auswirkungen von Verformungen an den
Drehschieberlagerzapfen infolge des Dampfdrucks am Auslaß, Wärmedehnung, Lagerspiel,
Verschleiß und anderen Faktoren, die das Spiel zwischen den Scherkanten 51 des Schiebers
und der Innenfläche der Gehäuseinnenbüchse beeinflussen, geschaffen.
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Zum Zweck dieser Einstellung sind Lagergehäuse 70 vorgesehen, in denen
die Rollenlager 72 für die Lagerzapfen sitzen und die einen ringförmigen, nach innen
verlaufenden Fuß 73 aufweisen. Der Fuß 73 sitzt auf einer Abstandshülse 74 auf dem
Lagerzapfen 42 und
bildet eine Schmierfettabdichtung auf einer Seite
der Lager 72.
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Die Lagerzapfentraglager72 sind in den Lagergehäusen 70 exzentrisch
gelagert, wie dies, zum Zweck der Darstellung etwas übertrieben, durch die gegenüber
der Mittellinie 77 der Bohrung 13 in Richtung auf den Auslaß 15 versetzte Mittellinie
76 des Schiebers 40 dargestellt ist. Diese Versetzung erfolgt durch exzentrisches
Schleifen der Lagerbohrung des Gehäuses 70 zur Außenseite dieses Gehäuses. Die Größe
dieser Versetzung wird bestimmt durch die Belastung und die Größe des Ventils in
der Weise, daß die Auswirkungen der oben geschilderten Einflußgrößen aufgehoben
werden; sie kann in der Größenordnung einiger hundertstel Millimeter liegen.
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Zur genauen Einstellung der Exzentrizität der Mittellinie 76 des
Schiebers 40 gegenüber dem Gehäuse 12 ist das Lagergehäuse 70 gegenüber den Deckeln
in Umfangs richtung in eine Anzahl von festen Lagen verstellbar. Gemäß den F i g.
3 und 4 ist an dem Gehäuse 70 mittels einer Anzahl von versenkten Gewindeschrauben
81 eine Deckplatte 80 befestigt, die eine Abdichtung für das Lagerschmierfett in
Form von Ringnuten 82 und eines Dichtringes 83 enthält. Außerdem dient die Deckplatte
80 zur Umfangsverstellung des Gehäuses 70 gegenüber den Deckeln.
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Die Deckel 18 und 19 können mit einer Anzahl von Gewindebohrungen
85 versehen sein, die gemäß F i g. 4 --um jeweils 150 zueinander versetzt sind.
Die Deckel können auch mit einer Indexeinrichtung versehen sein, die aus Indexmarkierungen
86 zur Anzeige des Ausmaßes der Verdrehung des Gehäuses 70 aus einer bestimmten
Stellung, beispielsweise der Stellung für maximale Exzentrizität in Richtung auf
die Auslaßöffnung 15, besteht. Die Indexmarkierungen 86 legen daher die Relativlagen
der Mittellinien 76 und 77 fest.
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Die Gehäuse 70 können in jede beliebige einer Reihe von festen Winkelstellungen
verdreht und mittels durch den Deckel 80 hindurchlaufender Schrauben 88 befestigt
werden, um die Stelle des geringsten Spiels zwischen dem Schieber 40 und der Büchse
25 in der gewünschten Weise einstellen zu können. Die durch die exzentrische Anbringung
der Lagerzapfentraglager ermöglichte Einstellung kann von Zeit zu Zeit verändert
werden, um einen Verschleiß des Schiebers und/oder der Gehäusebüchse ausgleichen
und damit das Entweichen von Dampf am Einlaß herabsetzen und eine längere Lebensdauer
erzielen zu können. Auch kann die Büchse 25 um 1800 ungesetzt werden, damit neue
Verschleiß- und Abscherflächen in den Arbeitsbereich der Scherkanten 51 der Mulden
des Schiebers gelangen.
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Im Betrieb kann der Drehschieber 10 in üblicher Weise als Speiseventil
an einen Autoklav od. dgl. angeschlossen werden. Das einzuspeisende Material wird
dem Einlaß 14 zugeleitet, um es durch Verdrehung des Schiebers 40, in oder entgegen
der Uhrzeigerrichtung, zum Auslaß 15 zu bringen. Eine der Ausspülöffnungen 56 ist
dauernd an eine Dampfdruckquelle angeschlossen, so daß Dampf in die benachbarte
Mulde eingeblasen wird, wenn sich diese über die Auslaßöffnung 15 hindurchbewegt,
um damit die Entleerung dieser Mulde von ihrem Inhalt zu unterstützen. Die im allgemeinen
gegenüber der wirksamen Spülöffnung 56 liegende Abblasöffnung 31 kann geöffnet oder
in geeigneter Weise angeschlossen werden,
so daß sie eine Entlastung des in den Mulden
herrschenden Druckes bei ihrer Bewegung in Richtung auf den Einlaß 14 zu hervorzurufen
vermag. Die Gehäuse 70 können durch Losschrauben der Befestigungsschrauben 88 und
durch Verdrehung der Deckplatten 80 in bezug auf die Indexmarkierungen86 verstellt
werden, um, bei Aufrechterhaltung des Laufspiels im Betrieb, auf geringstmöglichen
Dampfverlust einstellen zu können.
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Die Stirnflächen des Schiebers 14 lassen einen freien Zwischenraum
zu den benachbarten Flächen der Deckel 18 und 19 zwischen der Büchse 25 und der
Packung 60 frei, wie dies in F i g. 3 bei 90 dargestellt ist. Wenn der Drehschieber
10 zum Durchlaß von Cellulosematerial, wie z. B. Holzspänen, verwendet wird, so
füllt sich der Zwischenraum 90 mit Faserteilchen, die durch Verfestigung eine kohleartige
Packung mit den Eigenschaften eines Graphitlagers bilden. Hierdurch wird an den
Enden des Schiebers eine wirksame Abdichtung erzeugt, durch die ein Dampffluß vom
Auslaß durch den Außenzwischenraum an der Büchse und über die Enden des Läufers
und wieder über den Außenumfang zum Auslaß und in den Rohstoff hinein verhindert
wird.
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Falls erwünscht, kann der Zwischenraum 90 von Anfang an beim Zusammenbau
mit harzhaltigem Sägemehl oder ähnlichem Werkstoff gefüllt werden.
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Dies ist insbesondere nützlich zur Verhinderung eines Leckens nach
dem Wiederzusammenbau eines gebrauchten Schiebers, bei dem die Gehäusebüchse und/oder
der Schieberkörper verschlissen sein können, und es ist dann nicht erforderlich,
das Ansammeln und die Erhärtung einer sich aus dem durch den Schieber hindurchgeleiteten
Material bildenden Pakkung abzuwarten.
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Auf diese Weise wird durch die Erfindung ein Drehschieber geschaffen,
der durch hohe Durchlaßkapazität, lange Lebensdauer und geringstmöglichen Druckverlust
gekennzeichnet ist. Das Tragkreuz des Schieberkörpers weist infolge der Anordnung
von einander abwechselnden tiefen und flachen Mulden einen großen Anteil an radial
außerhalb der Schiebermittellinie liegendem Material auf, so daß sein Trägheitsmoment
bei einer bestimmten Durchlaßfähigkeit erhöht und damit seine Verformung herabgesetzt
wird.
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Die Auswirkungen einer Verformung des Schieberkörpers werden ferner
beeinflußt durch Einstellung der Relativlage der exzentrischen Versetzung des Schieberkörpers
gegenüber dem Gehäuse, um unter dem Einfluß der wirksamen Drücke zu einem geringstmöglichen
Laufspiel bei geringstmöglichem Druckverlust zu gelangen. Hierdurch wird eine kontinuierliche
Einspeisung erzielt, die nicht durch die Auswirkungen von durchblasenem Dampf unterbrochen
wird.