DE1525674A1 - Spaltdichtung - Google Patents

Description

• S p a 1 t d i o h t u n g Es besteht des öfteren das Problem, denSpalt zwischen zwei relativ zueinander bewegten Maschinenteilen

  gegen den Durchtritt von Staubsichern. Beispielsweise

  tritt dieses Problem beider Aufbereitung von staubhaltigen Schüttgütern auf, wo es erforderlich ist, zur Vermeidung von Staubbelästigung.,- Abdichtungen sowohl zwischen bewegten und ruhenden als auch zwischen gegeneinander bewegten Maschinenteilen vorzusehen. In einem Temperaturbereich von -40 bis +200°0 ist es möglich, als Abdichtelemente stuhlpen' Übergangsstücke u.dgl. aus elastischen Werkstoffen, wie Tuch, Gummi usw:, zu verwenden. Soll der Staubdurchtritt auch bei heißen Schüttgütern vermieden werden, ist der Aufwand für die Vierstellung solcher temperaturbeständiger S'halpen außerordentlich groß, da über 40000 ; fast nur noch Metallechlauchverbindungen verwendet werden können.
• Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, in solchen Bällen, in denen die gtaubteilchen para- oder ferromagne- -tische Eigenschaften haben, im Spalt elektromagnetische Felder zu erzeugen, welche zum Absetzender in der Luft tnth&tenon Tolle tühon und daauech den Spalt abdichten. -Es ist bereits bekannt, bei:Eisenpulverkupplungen-®ine Wellenabdichtung vorzusehen, die aus einem in der Wand angeordneten ringförmigen, in axialer Richtung magnetisier ten Dauermagnet mit zwei Weichesenringen als Polschuhe besteht, welche die Welle in einem geringen Abstand.umgeben. Der aus dem Dauermagnet-und den beiden Weicheisenringen bestehende Magnetkreis wird durch die Welle als Joch geschlossen. Die sich auf einer Seite dieser Abdichtung im Kupplungsgehöuse befindenden Eisenteilchen werden zwischen die °,:ele und die Weiaheisenringe gezogen, so daß,an dieser Steile eine Anhäufung von Eisentelohen-entsteht, die das Ausfließen des Eisenpulvers aus den Kupplungsgehäuse vermeiden soll. Infolge Drehung der Welle gegenüber den Weichei senringen führt diese Anhäufung bei Sch lupfkupp-Lungen zu Abnutzung und Reibungsverlusten: Führen die beiden den abzudichtenden Spalt.bildenden Maschinenteile eine Relativbewegung gegeneinander aus, die nicht auf eine Drehbewegung des einE Teiles zurückgeht, sondern auf eine geradlinige Verschiebung, besteht die Gefahr, daß es etwa in Spaltmitte zu Undichtheiten kommt, da auf die in diesem Teil de$ Felde vorhandenen Teilchen keine oder nur eehr geringe Magnetkräfte einwirken.
• Die Erfindung,stellt sich die Aufgabe, Spaltdichtungen zu aahaffem, bei welchen die eben genannten Nachteile und Gefahren vermieden sind. Es wurde erkannt, daß. die Verminderung oder Aufhebung-der Reibung zwischen den auf einem DTaschinenteil durch die Magnetkräfte angelagerten Staubteilchen-und dem*relativ dazu bewegten anderen Maschi-: nonte31 die-Lösung bringt.
• Die Erfindung betrifft demnach eine Spaltdichtung .zwischen relativ zueinander bewegten Teilen:, bei der para-oder ferromagnetische feinkörnige-Teilchen als Dichtmittel durch ®in zwischen den von zwei Polschuhen und einem Joch gebildeten Spalträumen bestehendes Magnetfeld in den, Spaltengehalten werden und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des Magnetfeldes -von den Polschuhen zum Joch stetig abnimmt. Dies kann durch eine entsprechende Bemessung und Gestaltung der Polochuhe, der Spaltbreite und der Jochausbildung erreicht werden. Bei solchen magnetischen Feldern 1 werden die in den Kraftfeldbereich der Dichtung kommenden Teilchen nur an jener Spaltfläche angelegt, an der die ;größere Magnetflußdichte herrsch t a was für die 2olschuhflächen gilt:, Es ist hiebei darauf zu achten, daß die Anlagerung der Staubteilchen den Kraftfluß in seiner Tendenz nicht ändert und die größte Feldstärke an den Polochuhflächen erhalten bleibt, ivas durch Anordnung von Körpern aus nicht magnetischen Werkstoffen an den Seitenflächen der Polschuhe geschehen kann: versuche haben ergeben:, daß bei großen Abmessungen .des abzudichtenden Spalte und schneller Relativbewegung der Teile gegeneinander, insbesondere. bei schwingender Relativbewagung, die Wirkung der Schwerkraft auf die angelagerten Staubteilchen nicht vernachlässigt werden darf: Die Teilchen bleiben jedoch dann in Ruhe, wenn die Resultierende aus den magnetischen Paldkräften,und der Schwerkraft angenähert normal auf die Auflagerfläche der Teilchen. wirkt: Der Verlauf des Magnetflusses ist daher so zu gestalten, daß eine Komponente der auf die-Teilchen einwirkenden.Magnetkxaft der Schwerkraft entgegen gerichtet ist und diese somit kompensiert wird. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Dichte des Nagnetflusses im Spalt in der Spaltlängsrichtung des Spaltes entgegen der Richtung der Schwerkraft erhöht wird. Auch kann durch eine entsprechende Ausgestaltung der Polschuhe der Magnetfluß ungleichmäßig_-über die Länge des Spaltes verteilt werden. In allen diesen Fällen wirkt-auf die Teilehen eine magnetische Kraft -in:R.Jätung zur größeren Plußdichte,-die zur Kompensierung der Schwerkraft benützt wird.:

  In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an

  beispielsweisen Ausführungsformen erläutert. Es zeigen

  die-Pig. 1 bis 5 den erfindungsgemäßen Aufbau des Magnet-

  Feldes im Prinzip, Fg. 6 einen Schnitt durch ein, Ausführunge#

  beispiel, die Pig. 7 und 8 Einzelheiten dieser Ausführungs-

  form ebenfalls im Schnitt, und Pig: 9 eine schematische.An-

  sioht"der Magnetdichtung nach Pig. 6 ® , .

  Pig. 1 zeigt ein; T4agnetfeld, das zwischen den Polschu#

  1 e 2

  heneverschiedener Breite eines Magneten entsteht. Das

  Mägnetfeld wird in der Richtung zum schmäleren Polschuh 1 dichter und die Staubteilchen werden sich'daher vorwiegend am Polschuh 1 ablagern. Durch die Einbet ung des Polschuhes 1 in-einem nicht magnetischen Werkstoffkörper 3 kann eine Verbreiterung des Polen durch angelagerte Teile vermieden werden. Wohl wird bei hinreichender Anlagerung der, Teilchen der Spalt-zwischen den beiden Polschuhen überbrtiekt,doch wird auch auf die nahe der Polfläche des Pol-Schuhes 2 angelagerten Teilchen eine Kraft in Richtung zum dichteren Magnetfeld,@also in Richtung zum Polschuh 1, wirken. Eine Bewegung des Poleohuhs 2 relativ zum Polschuh 1, beider jedoch die Spaltbreite a nicht verändert wird, wird daher keinen Einfluß auf die am Pol chuh 1 abgelagerten Teilchen haben. ; Bei der praktischen, Ausführung wird es vielfach vorteilhaft sein, zur Erzeugung des Magnetfeldes einen Permanentmagneten zu ".verwenden, wie dies in Fige 2 dargestellt iato Ein Permanentmagnet 4 ist mit den Polschuhen 5,6 ver- , liehen,, die seitlich durch Körper aus nicht magnetischem Werkstoff 7'8 und 9 abgedeckt sind. Zwischen den 2olschuhen 5 und 6, die auf einem Maschinenteil angeordnet sind, und dem ..Joch 10, das vom anderen Maschinenteil gebildet wird, der gegenüber dem erstgenannten Maschinenteil relativ bewegt wird, entsteht ein Magnetfeld, das in der Richtung von den Polschuhen zum Joch breiter wird. Wie Fig. 3 zeigt, kann der eine Polschuh 6' wesentlich-breiter ausgeeührt sein als der Polachuh 5, so daß zwischen diesem und dem Joch 10 ein stärk_.di.vergerendesMagnetfeld entsteht, während sich zwischen dem Polschuh 6' und dem Joch 10 ein nahezu homogenes Magnetfeld bildet. Befindet sich der atauberfUllte@Raum auf der Seite des Polschuhes 5°, so kommt es zwischen diesem und dem Joch 10 zur Anlagerungder Staubteilchen und'somit zur Bildung einer Abdichtung, während im Gebiet @ des Poloahuhes 6 ! keine wirksame StaI@'hanlagerung eintritt. In den._Pig.:-4 und 5 ist schematisch darge-,stellt, %jie die Dichte des Magnetflusses in der Längsrichtung deaSpaltes verändert, werdekann. Gemäß Piß. q: nimmt die Spaltbreite zwischen dem Polschuh 11 und dem Joch 12 vom Wert b auf den Wert c ab. Hiedurch wird erreicht, daß der Xagnetfluß in Richtung zur kleinsten Spaltbreite stetig zunimmt. Auf ein Staubteilchen 13 wird daher nicht nur die Schwerkraft S, sondern auch eine Komponente P der Magnetkraft in Richtung zum stärkeren l4gnetfeld wirken. Wird-die Feldänderung so vorgenommen, daß diese Komponente P der Schwerkraft S entgegenwrkt,so wird das Teilchen 13 nicht in der längsrichtung des Spaltes wandern.
• Gemäß Fige 5 ist die Spaltbreite d konatant.Durch eine Kerbe 14 mit zunehmender Tiefe in Polschuh 15 wird im Spalt zwischen polsohuh und Joch 16 ein Magnetfluß mit verschiedener Dichte hervorgerufen, und zwar nimmt die Dichte in Abhängigkeit von der Tiefe der Kerbe ab.Auch hier. atsteht eine am Teilchen 1? wirksame KraPtkomponente P in der Richtung zum dichterem Magnetfluß, die der auf das Teilchen einwirkenden Schwerkraft S entgegeaerichte t ist. Die erfindungsgemäße Dichtung ist nur@wirksam,.wenn die Relativbewegung zwischen den beiden-Maschinenteilen praktisch zu keiner Änderung der Spaltbreite führt. Bei einer Drehbewegung wird dies dadurch erzielt, daß die Joch-' fläohe von einer Rotationsfläche gebildet e&d: Bei einer geradlinigen Relativbewegung zwischen den beiden bewegten Teilen muß die Jochflache von Erzeugenden gebildet werden, die out Bewegungsrichtung parallel sind.
• Schon die Bedingung der Divergenz des Magnetfeldes im Spalt führt zu der plaßnahme, daß die Breite der.; Joches größer als .de des Tolschuhes auszuführen ist. -Dioas ist mindeatens so breit auazuUhrren., daß durch die Bewegung selbst eine Änderung des Magnetflusses vom Pol-®chuh Zum Joch nicht erfolgt.
• Eine praktische Ausführung der erfindungegemäßen Magnetfelddichtung ist in Fig: 6 dargestellt. Sie ist zwischen zwei Abschnitten einer Schwingförderrohrstrecke für . heißes Sohüttgut-angeordnet Die Aufgabe des Schüttgutes .' erfolgt vom Rohr 18 in dass Rohr 19. Am Plansch 20-des Rohres 19 ist unter Zwischenschaltung einer Wärmeisolierung 21 der P@lsohuh 22 mittels Schrauben 23 befestigt. Zwischen dem Polschuh 22 und einem zweiten Polschuh 24 sind eine größere Anzahl topfförmiger 2ermaneutmagnete 25 angeordnet und mittels Schrauben 26 fixiert. Zwischen den Polschuhen ist ein -Körper 2? aus magnetisch nicht leitendem Material vorgesehen, um das Eindringen von magnetischen Staubteilchen zwischen den Polschuhen zu vermeiden.. Hiedurch wird eine Veränderung: des Magnetflusses und vor allem ein magnetischer Kurzachluß verhindert.
• Rchr 18 ist ein Plansch 28 angebracht, an dem ein 'schräger Kreiszylinder 29 befestigt ist. Die Achse dieses Zylinders stimmt mit der Schwingrichtung der Förderrohre 18p19 überein, so daß auch die Erzeugenden dieses Zylinders zur Relativbewegung zwischen den Rohren 18,19 parallel sind, Dementsprechend sind die kreisringförmigen Polschuhe 22,24 um die entsprechende Steigung des schrägen Zylinders 29 gegeneinander versetzt, damit gleiche Luftspaltveehältnisse an den beiden Polschuhen vorhanden sind.-

  .In fig. 7 sind die magnetischen Verhältnisse näher

  dargestellt. :Durch die wesentlich breitere Ausführung des

  Joches 29 gegenüber den Polschuhen 22,24 wird eine starke

  Divergenz des Magnetfeldes in,dor Richtung von den Pol schu-

  hen zum Joch erreicht-.Es wird dadurch die Ablagerung der

  Staubteilchen im wesentlichen an den Polschuhen erfolgen

  und zur Bildung von Staubpolstern an den Polschuhen kommen

  (Pig.8): Eine nennenswerte Reibung zwischen diesen Polstern

  urrd dem relativ.zu den Polschuhen bewegten Joch 29 wird

  nicht auftreten"jedooh eine ausreichende Abdichtung zwischen

  den gegeneinander bewegten Teilen erreicht. Die Abdichtung

  . wird in erster Linie im Bereich jenes Polschuhes erfolgen,

  der dem stauberfüllten-Raun zugekehrt ist. Etwa aus-

  tretende-Staubteilchen werden sodann vom benachbarten außen

  liegenden Poleahuh aufgefangen, so daß es nach langer Zeit

  zu zwei Abdichtungsstellen kommen kann.

  Bei ,der Ausführungsform gemäß - Fig: 6 könnte es

  zufolge der vertikalen Zages des Dichtspaltes zu Wanderur.-

  gen der angelagerten Staubteilchen im Spalt in Richtung der

  ,Schwerkraft von oben nao'h unten kommen. Geht dieser Abfluß

  rascher vor si®h als eine Anlagerung von Staubteilchen aus

  dem Rohrinneren möglich ist-(geringer Staubgehalt) so könnte

  es zu einem teilweisen Versagen der Dichtung kommen: Gemäß

  @hg. g werden daher die Poelschuhe in. Segmente 30-unter-

  teilt-und so-angeordnet, daß die Spaltbreite e zwischen den

  Segmenten und dem Joch 31 in Richtung der Scherkraft zunimmt.

  Durch Absohnä;gung der Polschuhe wird verhindert,eail die

  Unstetgketen im Xagnetfluß an den Randstellen zweier .

  benachbarter Segmente zu einem magnetischen riebenschluß führen: Um die Dichtung von Anfang an wirksam zu machen ist es zweckmäßigden Spalt mit magnetischem Staub, z.B. Eisenpulver, zu füllen. Später wird ein allenfalls erforderlicher Nachschub von .magnetischen Staub aus der staubhaltigen Luft von selbst ersetzt.
• Die: Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt..

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r tc h c 1 e Spaltdichtung zwicahon relativ zueänanaer bewegter- Teilen, bei der para- oder ferronaejieti sehe feinkörnige Teilchen als bichtmeittal durch ein zwischen den von zwei Polschuhen und einem Joch gebildeten Spalt- flächen bestehendes Magnetfeld im Spalt gehalten worden, dadurchgekennzeichnet-, daß die Dichte des liaanetfeldes von den PolechuhenC5,6)zum Joch(10)stetig abnimmt. . 2. Spaltdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, daß 'die Plußaustrttsflächen an den Polschuhen schräg zur Jochfläche sind. _ 3: Spaltdichtung nach Anspruch l oder 2, dadurch ger kennzeichnet,daß sich, auch die Dichte des.Ilagnet.&Peldes, in der Längsrichtung: des Spaltes gesehen, ändert und die dadurch hervorgerufene Komponente in der Längsrichtung des Spaite's."der resultierenden Magnetkraft gegen die Schwer- - kraft gerichtet ist 4. Spaltdichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Polschuhe tözper aus nicht magnetischem Werkstoff angeordnet werden, die eine Anlage- rung von die Divergenz des Nagnetflusses störender Teilchen verhindern. _ 5. Spaltdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,. da- durch gekennzeichnet,daß bei geradliniger Relativ- bewpgung der bewegten Teile Ue Jochfläche von parallel zur Bewegungsrichtung verlaufenden Erzeugenden gebildet ist:. . Spaltdichtung nach Anspruch 5,: dadurch gekenn- zeichnets daß als Joch ein, sehräger Kreiszylinder und kreisringförmige Polsohuhe vorgesehen sind, die um ein der Neigung des Kreiszylinders atspreohendes- Ma.ß gegen- einander verschoben sind.