DE1300097B

DE1300097B - Schleuse fuer Druckkammern

Info

Publication number: DE1300097B
Application number: DE1964T0027743
Authority: DE
Inventors: Alley Lewis Frank
Original assignee: Swift and Co Inc
Current assignee: JBS USA LLC
Priority date: 1963-12-30
Filing date: 1964-12-30
Publication date: 1969-07-31
Also published as: NL6415287A; BR6465910D0; BR6465912D0; DE1451186A1; GB1056100A; GB1039140A; NL6415288A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schleuse zum Einführen von Gegenständen in eine Druckkammer bzw. zum Austragen aus einer solchen, in der ein Schleusenrad mit Taschen zur Aufnahme der Gegenstände drehbar unter Abdichtung des Drehkopfes gegen das Gehäuse angeordnet ist. Solche Schleusen dienen dazu, beispielsweise Dosen durch eine Wandung zwischen einer Zone verhältnismäßig hohen Drucks und einer Zone vergleichsweise niedrigen Drucks zu befördern.
Insbesondere bei der Verarbeitung von Lebensmitteln ist es häufig erforderlich, diese Lebensmittel von einem Verarbeitungsraum in einen anderen Verarbeitungsraum derart zu transportieren, daß ein Vermischen der jeweiligen Atmosphäre in diesen Räumen verhindert oder wenigstens stark herabgesetzt wird.
Erfindungsgemäß soll nun erreicht werden, daß eine solche Überführung, beispielsweise von Dosen, Glasfiaschen unterschiedlicher Größenabmessungen, in beiden Richtungen zwischen dem Inneren einer verschlossenen, unter hohem Druck stehenden Kammer und der Umgebung dieser Kammer, die unter normalem Atmosphärendruck steht, durchgeführt werden kann. Solche Kammern finden beim aseptischen Verdosen Verwendung, bei dem Lebensmittel bei hoher Temperatur und hohem Druck sterilisiert und in einer Umgebung unter einem Druck von annähernd 1,25 at abgefüllt werden.
Bekannt ist eine Anordnung der eingangs geschilderten Art (USA.-Patentschrift 2492460), bei der die Abdichtung über Dichtstreifen und eine Reihe weiterer Dichtungen schon erfolgt. Es läßt sich jedoch - wie übrigens bei sämtlichen der anderen bekannten Konstruktionen - hierdurch nicht verhindern, daß erhebliche Druckverluste in Kauf genommen werden müssen. Erfindungsgemäß soll eine durch den Druck der Hochdruckquelle selbst abdichtende Dichtung geschaffen werden, bei der die geschilderten Druckverluste nicht mehr in Kauf genommen werden müssen. Erreicht wird dieses Prinzip der Ausnutzung des Hochdrucks für die Steigerung der Dichtwirkung erfindungsgemäß dadurch, daß ein Paar von Abdichtschienen innerhalb des Gehäuses streifenartig auf Seitenplatten befestigt sind.
Vorzugsweise bestehen die Abdichtschienen aus einer Schichtkonstruktion mit abwechselnd starren und zusammendrückbaren Gliedern, die auf einem festen Grundkörper angeordnet sind.
Zweckmäßig ist der starre Grundkörper zur Niederdruckseite zeigend angeordnet, wobei die kompressiblen Glieder auf der Hochdruckseite zu liegen kommen.
Wahlweise kann der Grundkörper aber auch zur Hochdruckseite zeigen, wobei wenigstens ein zusammendrückbares Glied auf diesem gehalten wird und ein starres Abdeckglied sich über das zusammendrückbare Glied auf der dem Grundkörper abgewendeten Seite liegt und wobei eine Vielzahl von Schrauben die genannten Glieder ohne Druckaufbringung zum Zusammenhalt durchsetzen. Nach einer günstigen Ausführungsform der Erfindung sind zwischen Grundkörper und Abdeckglied zwei zusammendrückbare Streifen unter Zwischenschaltung eines starren Gliedes angeordnet.
Offensichtlich ist es durch die erfindungsgemäße Maßnahme ohne weiteres möglich, mit einem wesent- lich geringeren Druckverlust zwischen Hochdruckkammer und Niederdruckkammer auszukommen, da der Hochdruck selbst zur Dichtwirkung ausgenutzt wird. Dies bedeutet eine nicht unerhebliche Arbeitseinsparung.
Auch ist es erfindungsgemäß möglich, mit ein und derselben Schleuse Gegenstände durchaus unterschiedlicher Abmessungen zu handhaben.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden, in denen Fig. 1 eine Draufsicht, teilweise im Schnitt, auf eine erfindungsgemäße Schleuse, die beispielsweise für Dosen geeignet ist, zeigt, die innerhalb einer Zone niedrigen Drucks angeordnet ist und die Überführung der Gegenstände in eine Zone höheren Drucks innerhalb einer Kammer besorgt; F i g. 2 ist eine Darstellung ähnlich F i g. 1 einer Matenalsehleuse innerhalb der Zone höheren Drucks in einer Kammer zur Übergabe der Gegenstände nach außen; F i g. 3 ist eine Seitenansicht der Vorrichtung, teilweise im Schnitt längs der Linie10-10 in Fig. 1; F i g. 4 ist eine Draufsicht auf die Abdichtung und einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 3, und F i g. 5 zeigt eine vergrößerte Stirnansicht der Abdichtung nach Fig.4 bei der Montage auf einen Teil der Vorrichtung nach F i g. 3.
Nach der bevorzugten, in Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind Materialschleusen 35 und 36 mit einer Schleuse 12 ausgestattet, die als Schleusenrad einen Drehkopf 14 mit einer Vielzahl von Umfangstaschen 16 aufweist, in welche die Gegenstände, beispielsweise Dosen, durch ein Stern rad geführt werden.
Bei der Schleusenkonstruktion 12 ist das Schleusenrad 14 drehbar innerhalb eines Gehäuses montiert, welches aus einem Paar von schweren bogenförmigen Abdichtschuhen 22, 24 an der linken bzw. rechten Seite nach Fig. 1 und einem Paar von Seiten- oder Abdeckplatten 26, 28 besteht, die in F i g. 3 sichtbar sind. Beide Abdichtschuhe 22, 24 stimmen mit dem Außenumfang des Drehkopfes 14 überein und stehen mit ihm in Gleitverbindung. Vorzugsweise sind beide Abdichtschuhe aus Bronze hergestellt. Der Abdichtschuh 24 auf der rechten Seite der Fig. 1 ist an ein getrenntes Glied angeschlossen, welches einen Austrittsschuh 30 bildet, der allmählich vom Umfang des Schleusenrades 14 am unteren Teil der Figur gekrümmt verläuft, um eine Austrittsöffnung32 zwischen sich und dem gegenüberliegenden Abdichtschuh 22 herzustellen. Diese Öffnung erstreckt sich durch eine Befestigungsplatte 34, die vorzugsweise senkrecht zu der Ebene steht, in der das Schleusenrad 14 umläuft, und die an der Kammerwandung 41 befestigt sein kann. Die oberen Enden der Abdichtschuhe 22, 24 weisen, wie man aus F i g. 1 erkennt, einen Abstand auf, so daß ein offenes Einlaßende gegenüber der Auslaßöffnung 32 entsteht.
Das Schleusenrad 14 enthält einen ringförmigen Rand 40 mit Seitenwandungen 42 und radialen Flügeln 44, welche eine Vielzahl von Taschen 16 bilden, die vollständig umschlossen sind mit Ausnahme der Umfangsfläche des Schleusenrades, wo sie gegen die Innenoberflächen der Schuhe 22, 24 gleiten. Der ringförmige Rand 40 des Schleusenrades 14 ist auf der Welle 46 durch Naben 48 befestigt.
Die Welle 46 sitzt in Lagern 50 und kann sich innerhalb des Gehäuses drehen. Die Nabenabdichtungen 52 umfassen die Welle 46 an den Seitenplatten26, 28, um einen Zutritt von Innenluft an diesen Stellen zu verhindern. Auf der Welle 46 ist ferner ein Antriebszahnrad 54 montiert, über welches das Schleusenrad z. B. durch eine geeignete Antriebskette in Umlauf versetzt wird.
Die Schleusenradtaschen 16 weisen vorzugsweise eine Größe auf, die ausreicht, um den größten Behälter einer Reihe von Behältern aufzunehmen, die von der Maschine aufgenommen werden sollen.
Jedoch können gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sich bei der Ausführungsform aus Fig.2 ergibt, die Taschen 16 leicht so angepaßt werden, daß man Behälter geringerer Größe handhaben kann.
Dies erfolgt mittels eines bogenförmigen Einsatzes 58, welcher auf den Flügeloberflächen, die das Innere jeder Tasche 16'bilden, beispielsweise mit Hilfe von Stellschrauben befestigt werden kann. Die Einsätze 58 lassen sich leicht aus Kunststoff oder einem geschmeidigen Metall, beispielsweise Aluminium, herstellen.
Ein besonders bemerkenswertes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist ein Paar deformierbarer Abdichtschienen 62, 64, die innerhalb des Gehäuses schnurartig zwischen den Schuhen 22, 24 auf den Seitenplatten 26, 28 montiert sind, wie sich aus den Fig. 2 und 3 ergibt. Die Abdichtschienen 62, 64 sind wie wie später noch näher erläutert werden wird - so angeordnet, daß sie den Austritt von Druckluft durch das Schleusenrad 14 verhindern oder auf einen minimalen annehmbaren Wert reduzieren.
Jede Abdichtschiene erstreckt sich voll zwischen den beiden Abdichtschuhen 22, 24 auf einer Seite der Schleusenradwelle 46 über die Nabe 40. Vorzugsweise sitzen die Abdichtschienen 62, 64 an der Seite der Welle 46, die der Hochdruckluftquelle gegenüberliegt. Dies bedeutet, daß der Großteil des Volumens innerhalb des Gehäuses der Hochdruckluft ausgesetzt ist.
Wie man am deutlichsten aus den Fig. 4 und 5 ersieht, enthält jede Abdichtschiene eine Schichtkonstruktion mit abwechselnd starren und zusammenpreßbaren Elementen. Die bevorzugte Ausführungsform enthält fünf getrennte, einander überlagerte Elemente: einen verhältnismäßig breiten Grundkörper 66, ein Paar zusammenpreßbarer, beispielsweise aus Gummi gefertigter Streifen 68, 70, einen starren Metallstreifen 72 zwischen den zusammenpreßbaren Streifen und einen starren Abdeckstreifen 74. Jedes der fünf Elemente erstreckt sich über den vollen Abstand zwischen den Abdichtschuhen 26, 28, und die Enden sind zusammen so geformt, daß eine Krümmung entsteht, die derjenigen der Abdichtschuhe entspricht. Die Elemente der Abdichtschienen werden ohne wesentlichen Druck durch eine Vielzahl glatter Bolzen 76 zusammengehalten, die nur in den Grundkörper 66 eingeschraubt sind. Jede Abdichtschienenanordnung 62, 64 ist an den entsprechenden Seitenplatten 26, 28 mit Hilfe einer Vielzahl von Stiften 78 befestigt, die in den Grundkörperteil 66 eingeschraubt sind. Vorzugsweise weisen die Stifte 78 einen in Längsrichtung verlaufenden Kanal 80 mit geringem Durchmesser auf, durch welchen Schmiermittel in das Schleusenrad 14 eingeführt werden kann. Es ist außerdem vorteilhaft, Abstandsstücke zwischen dem Grundkörper 66 und der Gehäuseseitenplatte zu verwenden, um die Abdichtschienen zwischen Schleusenrad und Gehäuse zentrieren zu können.
Die Abdichtschienen 62, 64 sind in den Abschlußstreifen 74 montiert, die in Richtung der Hochdruckluftquelle weisen. Infolgedessen wird der Druck innerhalb des Gehäuses die Gummistreifen 68, 70 so zusammenpressen und deformieren, daß sie nach außen auf die starren Glieder 66 und 72 gedrückt werden. Die zusammenpreßbaren Streifen 68, 70 dehnen sich deshalb zwischen den Seitenplatten26, 28 und den Rändern 42 des Schleusenrades 14 aus, so daß dieser Raum wirkungsvoll abgedichtet und der Austritt von unter hohem Druck stehender Luft verhindert wird. Wird eine Kante der zusammendrückbaren Streifen durch das Schleusenrad verschlissen, so lassen sich die Abdichtschienen 62, 64 umdrehen, und damit läßt sich ihre Lebensdauer wesentlich verlängern.
Wie bereits erwähnt, wird das größere Volumen innerhalb des Gehäuses unter Hochdruck gehalten.
Wenn daher die Schleuse35 außerhalb der Hochdruckkammer montiert ist, um die Gegenstände nach innen zu überführen, werden die Abdichtschienen 62, 64 in der Nähe des Eintrittsendes des Gehäuses bei der Ausführungsform nach Fig. 1 montiert. Ist dagegen die Schleuse 36 innerhalb der Hochdruckkammer montiert, um die Gegenstände aus ihr herauszubefördern, dann werden die Abdichtschienen 62', 64' in der Nähe der Austrittsöffnung 32' bei der Ausführungsform nach F i g. 2 montiert, wo die den Elementen der vorher beschriebenen Ausführungsform entsprechenden Elemente die gleichen Bezugszeichen, jedoch unter Beifügung eines Striches tragen.
Die Sternradanordnung 18 besteht vorzugsweise aus einem Paar sternförmiger Platten 82, 84, welche auf die entgegengesetzten Enden einer Hülse 86 montiert sind, die wiederum auf einer Welle 88 befestigt ist. Die Welle 88 ist drehbar in Lagern 90 gelagert und trägt ein Antriebszahnrad 92, durch welches das Sternrad über eine geeignete Antriebskette in Umlauf versetzt werden kann. Wie man aus Fig.3 erkennt, läuft das Sternrad 18 in einer Ebene parallel zu einer Schieberplatte94 um, über welche beispielsweise die Dosen zwischen einem Paar von Dosenführungen 96 gleiten können. Außerdem sind die beiden Platten 82, 84, die das Sternrad 18 bilden, in einem solchen Abstand angeordnet, daß sie zwangläufig die gegenüberliegenden Enden jeder Dose berühren und letztere ohne Kippen bewegen. Der Abstand zwischen den Sternradplatten 82, 84 reicht auch aus, um ein freies Ende eines Abzugsfingers 98 aufzunehmen, den man aus den F i g. 1 und 2 erkennen kann und der sich vom Oberteil des Abdichtschuhes 24 zum Sternrad 18 erstreckt.
Der Abzugsfinger 98 entlädt beispielsweise die Dosen zwangläufig vom Sternrad 18 in eine Tasche 16 des Schleusenrades 14.
Normalerweise ist die Konstruktion der Schleusenanordnung35 und 36 so montiert, daß die Dosen od. dgl. von der Tasche 16 durch die Auslaßöffnung 32 unter dem Einfluß ihrer eigenen Schwere fallen.
Ist die Apparatur in dieser Weise montiert, dann ist es nur noch erforderlich, eine Austrittsplatte 30 (s. Fig. 3) vorzusehen, über die die den Drehkopf 14 verlassenden Dosen gleiten. Muß jedoch die Vorrichtung in einer anderen Höhe montiert werden, dann liegt es im Rahmen des Fachwissens, eine geeignete mechanische Austrittsvorrichtung vorzusehen.

Claims

Patentansprüche: 1. Schleuse zum Einführen von Gegenständen in eine Druckkammer bzw. zum Austragen aus einer solchen, in der ein Schleusenrad mit Taschen zur Aufnahme der Gegenstände drehbar, unter Abdichtung des Drehkopfes gegen das Gehäuse angeordnet ist, g e k e n n z e i eh n e t d u r c h ein Paar von Abdichtschienen (62; 64), die innerhalb des Gehäuses (22-28) streifenartig auf Seitenplatten befestigt sind.
2. Schleuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtschienen aus einer Schichtkonstruktion mit abwechselnd starren und zusammendrückbaren Gliedern (68-72) bestehen, die auf einem festen Grundkörper (66) angeordnet sind.
3. Schleuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der starre Grundkörper (66) zur Niederdruckseite zeigend angeordnet ist wobei die kompressiblen Glieder auf der Hochdruckseite zu liegen kommen.
4. Schleuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (66) zur Hochdruckseite weist, wobei wenigstens ein zusammendrückbares Glied auf diesem gehalten wird und ein starres Abdeckglied (74) sich über das zusammendrückbare Glied auf der dem Grundkörper abgewendeten Seite legt, und daß eine Vielzahl von Schrauben (76) die genannten Glieder ohne Druckaufbringung zum Zusammenhalt durchsetzen.
5. Schleuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Grundkörper (66) und Abdeckglied (74) zwei zusammendrückbare Streifen (68-70) unter Zwischenschaltung eines starren Gliedes (72) angeordnet sind.