DE1775552B2 - Lagerung und walzenzapfendichtung einer sich in einem fluessigkeitsbehaelter drehenden walze - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Lagerung und Walzenzapfendichtung einer sich in einem Flüssigkeitsbehälter drehenden Walze, bei der die Walze mit durch öffnungen in der dünnen Behälterwand austretenden Walzenzapfen versehen ist, die gegenüber der Behälterwandung etwas axial verschiebbar und pendelnd abgestützt sind, wobei die Lagerung gegenüber dem Innenraum des Behälters abgedichtet ist.

Beim Behandeln von Textilien, besonders von Gewebebahnen, mittels Flüssigkeiten, z. B. beim Färben, Bleichen, Waschen usw., werden die zu behandelnden Textilien in die Behandlungsflüssigkeit enthaltenden Behältern, den sogenannten Flottentrögen, über in die Flüssigkeit eingetauchte Walzen geführt. Da die Behandlungsflüssigkeit vielfach sehr aggressiv ist und außerdem oft bis auf Kochtemperatur aufgeheizt ist, beieitet die Lagerung der in die Flüssigkeit eingetauchten Walzen in der Praxis erhebliche Schwierigkeiten.

Eine Lagerung und Walzenzapfendichtung der eingangs genannten Art isi durch die DT-AS 10 Sl 521 to bekanntgeworden. Als Abdichtung werden Wellendichtungen in Form von Simmerringen verwendet. Solche Simmerringe sind insbesondere dann nachteilig, wenn mit kleinen Gewebezügen gearbeitet wird. In einem Flottentrog, der in der Regel zwanzig oder mehr b^r> Walzen aufweist, würde eine solche Abdichtung der Walzen eine unzulässige Erhöhung des Gewebezuges zur Folge haben. Bereits bei kleinsten Verletzungen der Dichtlippen der Simmerringe, wie sie bei der Montage oder durch Fremdkörper in der Flotte erzeugt werden können, können die bekannten Wellendichtungen undicht werden. Ein weiterer Nachteil der Simmerringe besteht in der erhöhten Reibung, insbesondere dann, wenn, wie in der DT-AS vorgeschlagen, drei hintereinander angeordnete Simmerringe verwendet werden. Die Lebensdauer der bekannten Wellendichtung ist entsprechend gering. Die Lagerung selbst ist ein integrierter Bestandteil der Abdichtung, was zur Folge hat, daß Leckflüssigkeiten unmittelbar in die Lagerung eintreten und diese beschädigen können. Eine Kontrolle und Wartung der bekannten Lager ist im Betrieb nicht möglich, eine solche kann erst vorgenommen werden nach vollständiger Demontage, wozu die ganze Anlage stillgesetzt und die Flottenflüssigkeit abgelassen werden muß. Der Wellenzapfen weist überdies eine Mitnehmerbohrung auf, und Ausdehnungen des Behälters und/oder der Walzen müssen von der Mitnehmerbohrung aufgenommen werden, wodurch eine Erhöhung der Reibung auftritt.

Durch die FR-PS 8 66 737 ist eine Abdichtung für in Behältern gelagerte Wellen bekanntgeworden, die eine Trennwand für auf unterschiedlichen Drücken befindliche Fluide durchsetzen. Zur Abdichtung werden deformierbare Membranen verwendet, die an ihrem Umfang und um die öffnung an der Wand des Behälters herum in einem ringförmigen Behälterwandflansch eingespannt sind und deren zentraler Teil in einem ringförmigen Teil eingespannt ist, der die Welle umgibt und entlang dieser verschieblich ist. Dieser ringförmige Teil steht in Kontakt mit einem linsenförmigen Teil, das wiederum an einem mit der Welle lösbar verbundenen Teil anliegt. Die Welle selbst ist außerhalb des Behälters in einem Kugellager gelagert, dessen Gehäuse unabhängig vom Behälter lagefest angeordnet ist. Die bezüglich der Welle beweglichen ringförmigen Teile der Abdichtung sind gegen den mit der Welle fest verbundenen Teil mit Hilfe einer Feder vorgespannt, die sich mit einer Seite am lagefesten Gehäuse des Kugellagers und mit der anderen Seite an dem einen ringförmigen Teil abstützt.

Der Abstand des Kugellagers zum Behälter ist fixiert. Hierdurch sind die Membranen nicht in der Lage, Differenzen auszugleichen oder durch Temperatur, Behälterstellung, Behälterausbeulung usw. bedingte Differenzen auszugleichen. Die außerhalb der Behälterwand liegenden Wellenteile sind sehr lang, wodurch der Ein- und Ausbau der Wellen erheblich erschwert wird. Die Abdichtung und das Lager liegen nach außen hin frei, wodurch die Gefahr einer Beschädigung und Beschmutzung der Abdichtung sowie der Lagerung sowohl durch Verunreinigung von außen als auch durch Leckflüssigkeit besteht. Die Abdichtung, das Lager und das Lagergehäuse bilden eine von der Behälterwand unabhängige Einheit. Dies bedingt, daß das Lagergehäuse unabhängig von der Behälterwand abgestützt werden muß, wodurch die Zentrierung der Anordnung wesentlich erschwert wird. Bei der Abdichtung nach der FR-PS wird die Anpressung der Dichtflächen durch mehrere außen liegende Federn vorgenommen. Dies hat den Nachteil, daß aufgrund der Toleranzen der Federn die Federkräfte nicht gleichmäßig sind, so daß aufgrund der unterschiedlichen Andrückkräfte die Gefahr des Auftretens größerer Leckmengen besteht.

Die US-PS 24 40 727 zeigt eine Lagerung der Welle einer Mischrotoranordnung eines Mischbehälters einer Papierverarbeitungsanlage. An der Seitenwand des

Behälters ist eine Führungsbuchse für die Welle vorgesehen, ferner ein Lagergehäuse mit einer abnehmbaren Außenkappe. In dem Lagergehäuse sind ein Kugellager und vor diesem zur Abdichtung zwei Dichtringe fest angeordnet. Die Dichtringe sind mit Hilfe eines Abstandsringes im Abstand zueinander gehalten. Das Lagergehäuse ist lösbar an der Seitenwand des Behälters angebracht. Diese bekannte Anordnung Lager/Abdichtung ist in sich starr und unbeweglich. Ein Ausgleich von Behälterwandausbeulungen oder von Durchbiegungen der Welle durch das Lager selbst ist nicht möglich. Die Abdichtung ist während des Betriebes nicht kontrollierbar, weil dazu das Lagergehäuse entfernt werden muß, was praktisch eine Demontage der gesamten Lager/Abdichtungsan-Ordnung bedeutet. Trotz des vorhandenen Leckstromabflusses besteht bei der durch die US-PS bekannten Anordnung die Gefahr, daß Leckflüssigkeit in das Kugellager selbst eindringt und dieses unwirksam macht. Die Gefahr einer Zerstörung des Kugellagers ist besonders dann groß, wenn die Dichtringe selbst defekt sind

Durch die GB-PS 1 88 442 ist eine Lagerung und Abdichtung der Wellenzapfen von Walzen in Flüssigkeitsbehältern bekanntgeworden. Als Lager für den nach außen geführten Wellenzapfen ist ein Pendellager vorgesehen, das sich Durchbiegungen der Welle und anderen beispielsweise durch Temperaturänderungen hervorgerufenen Änderungen der Walze oder des Flüssigkeitsbehälters anpassen kann. Zur Abdichtung gegen die Flüssigkeit werden Manschetten vorgeschlagen, die in Anlage mit der Wellenoberfläche gedrückt werden, oder ringförmige Dichtungen, die in einer Ausnehmung eines Ringflansches der Behälterwand liegen und mit Hilfe einer Mutter zusammendrückbar und damit gegen die Oberfläche der Welle preßbar sind.

Die hier verwendeten Abdichtungen sind bezüglich der Lagerreibung sehr nachteilig, da die Manschetten oder die Dichtringe mit relativ starkem Druck auf der Oberfläche der Welle reiben. Nachteilig ist ferner, daß 4u durchtretende Leckflüssigkeit in das Kugellager bzw. das Pendellager gelangen kann und daß das Lager nicht in der Lage ist, Behälterwandausbeulungen zu kompensieren.

Die GB-PS 6 83 768 zeigt u.a. die Lagerung und Abdichtung der Welle von Reinigungstrommeln in Trockenreinigungsanlagen. Ein Lagergehäuse ist in die Wandöffnung der Trommel eingesetzt, umgibt die Welle und ist in der Wand der Trommel lösbar befestigt. Innerhalb des Lagergehäuses sind ein Kugellager und eine Wellendichtung angeordnet, die relativ zueinander nicht bewegbar sind. Die Wellendichtung besteht im wesentlichen aus einer balgähnlichen Dichtung. Zusätzlich ist eine Art Ringdichtung vorgesehen, die eine Abdichtung zwischen dem einen Laufring des Kugellagers und der eigentlichen balgförmigen Abdichtung herstellen soll.

Diese bekannte Lager/Abdichtungsanordnung kann nicht verhindern, daß Leckflüssigkeit in das Lager eintritt. Trommelwandausbeulungen können durch die bo Lager nicht kompensiert werden, weil dieses mittels einer konischen Hülse fest auf dem äußeren Ende der Welten aufgekeilt ist. Eine geringe Bewegungsmöglichkeit in Längsrichtung ist lediglich durch die Elastizität der Ringdichtung gegeben. Eine Kontrolle und Wartung b". der Wellendichtung ist nur möglich nach Entfernung des Kugellagers.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Lagerung und Walzenzapfendichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daü auch bei Ausbauchungen des Flüssigkeilsbehälters und Durchbiegungen der Walze ein einwandfreier Lauf und eine sichere Abdichtung des Wilzenlagers gewährleistet sind und die Kontrolle der Walzen/apfenabdichtung auch bei Betrieb möglich ist. Ferner soll die Lagerung und Walzenzapfenabdichtung w ausgebildet sein, daß eine möglichst geringe Reibung erzeugt wird und der Walzenzapfen leicht ohne aufwendige Justierung einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch I angegebene Erfindung gelöst.

Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind folgende.

Die Behälterwand, der Zentrierring und das Lagergehäuse bilden eine Einheit, so daß die Abstützung über die Behälterwand erfolgt und die Zentrierung des Lagers und das Einsetzen des Walzenzapfens erleichtert werden. Die Walzenzapfenabdichtung zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau aus. Die Lage der beiden Dichtringe wird ausschließlich vom Walzenzapfen bestimmt. Dadurch können weder Ausbauchungen des Behälters, die eine axiale Verlagerung des Lagergehäuses bezüglich des Walzenzapfens bewirken, noch Durchbiegungen der Walze, die eine Neigung des Walzenzapfens zum Lagergehäuse verursachen, noch eine axiale Dehnung der Walze und dadurch des Walzenzapfens die jeweilige Lage der beiden Dichtringe zueinander und damit die Abdichtung selbst durch die Stirndichtungsflächen der beiden Dichtringe verändern bzw. beeinträchtigen. Der stillstehende Dichtring bleibt stets in der gleichen relativen Lage zum drehenden Dichtring und seine Lageveränderungen relativ zum Lagergehäuse werden spannungsfrei durch die flexible Abdichtungsmembran aufgenommen. Die Anordnung der Feder sichert eine ringsum gleichförmige Anpreßkraft. Dadurch, daß keine zusätzlichen Abdichtkräfte auf den Walzenzapfen ausgeübt werden, werden zusätzliche Reibungen vermieden und wird ein einwandfreier Lauf gesichert.

Besonders vorteilhaft erweist sich die erfindungsgemäße Lagerung bei Wartungs- und Reparaturarbeiten. Es braucht dazu nämlich nur ein üblicherweise vorhandener Deckel entfernt zu werden, so daß eine Kontrolle auch bei Betrieb möglich ist. Für Reparaturen am Lager und beim Ersetzen des Kugellagers ist es lediglich notwendig, nach Entfernen einer Mutter das Lagergehäuse abzuziehen, wodurch die Lagerung und die Walzenzapfenabdichtung selbst freigelegt werden.

Die Erfindung soll nun anhand einer Zeichnung, die einen Axialschnitt durch das eine Ende einer Walze mit dessen Lagerung in der Seitenwand eines Troges zeigt, näher erläutert werden.

Die mit 1 bezeichnete Walze besitzt beiderends einen Walzenzapfen 2, der eine öffnung 3 in der Wandung 4 eines Flüssigkeitsbehälters, beispielsweise eines Troges, durchsetzt. An seinem trogaußenseitigen Ende trägt der Walzenzapfen 2 einen inneren Laufring 5 eines Kugellagers 6, dessen äußerer Laufring mit 7 bezeichnet ist. Das Kugellager 6 ist auf dem Walzenzapfen 2 zwischen einer Schulter 10 des letzteren und einer Scheibe 8 gehaltert, welche durch einen in eine AxialDohrung des stirnseitigen Endes des Walzenzapfens 2 eingeschraubten Bolzen 9 befestigt ist. Auf den äußeren Laufring 7 des Kugellagers 6 ist ein Lagergehäuse 11 aufgeschoben, das behälterseitig einen Flansch 12 aufweist, der unter Zwischenlage eines

Zentrierringes 13 und eines Dichtungsringes 14 mittels Bolzen 15 lösbar an der Außenseite der Behälterwand 4 befestigt ist. In der Verlängerung des Walzenzapfens 2 ist das Lagergehäuse 11 durch einen angeschraubten Deckel 16 abgeschlossen.

Im Bereich der öffnung 3 in der Behälterwandung 4 sitzt auf dem Walzenzapfen 2 ein mit diesem drehender Abstützring 17. der sich gegen die Walze 1 hin an einer Schulter 18 des Walzenzapfens 2 abstützt. Der Durchtritt von Flüssigkeit aus dem Behälter entlang dem Walzenzapfen 2 und zwischen diesem und dem Abstützring 17 wird durch einen O-Ring 19 verhindert, der in einer innenseitigen Ringnut des Abstützringes 17 angeordnet ist. In der behälteraußenseitigen Stirnwand des Abstützringes 17 ist ein Dichtring 20 eines Dichliingpaares befestigt, das in noch zu beschreibender Weise den Durchtritt von Flüssigkeit aus dem Behälter in das das Kugellager 6 enthaltende Lagergehäuse 11 verhindert. Mit diesem drehenden Dichtring 20 arbeilet in der Weise einer Plandichtung ein mit 21 bezeichneter zweiter Dichtring des genannten Dichtringpaares zusammen. Dieser zweite Dichtring 21 ist stationär. Er umschließt den Walzenzapfen 2 mit Abstand. Seine Befestigung in dieser Lage erfolgt frei hängend in einer ringförmigen Abdichtmembrane 22, deren öffnung er dicht abschließt, indem die innere Randzone der Abdichtmembrane 22 mit einem Spannring 23 in eine entsprechende Einbuchtung am Umfang des Dichtringes 21 eingeklemmt ist. Die äußere Raiidzone der Membrane 22 ist zwischen dem Zentrierring 13 und dem Flansch 12 der Behälterwand 4 eingeklemmt. Die Anpressung der Dichtflächen der beiden Dichtringe 20, 21 gegeneinander erfolgt durch eine den Walzenzapfen 2 ebenfalls mit Abstand umschließende Feder 24, die einerends in einer Nut in der Stirnfläche des stillstehenden Dichtrings 21 zentriert ist und sich andernends mit ihrer letzten Windung auf einem Kragen eines Federstützringes 25 abstützt. Letzterer ist durch einen Blechring gebildet, der, den Walzenzapfen 2 mit Abstand umschließend, in der Behälterwand 4 zentriert ist und gegen die behälterseitigc Stirnfläche des Kugellagers 6 anliegt.

Wie ohne weiteres erkenntlich, kann bei der dargestellten Lagerung die im Behälter befindliche Flüssigkeit zwischen dem Umfang des Abstützringes 17 und dem inneren Rand der Austrittsöffnung 3 für den Walzenzapfen 2 austreten. Derart austretende Flüssigkeit gelangt aber in eine geschlossene Ringkammer 26, die durch die Außenfläche der Behälterwandung 4, die Innenfläche des Zentrierringes 13, die Abdichtmembranc 22, die beiden Dichtringe 20,21 und die Außenfläche des Abstützringes 17 begrenzt ist. Da die Lage des stillstehenden Dichtringes 21 über die Feder 24. den Ring 25 und das Kugellager 6 direkt und ausschließlich von der Lage des Walzcnzapfens bestimmt wird, ist kein relatives Verkanten der beiden Dichtringe 20, 21, sei es infolge Walzendurchbiegung oder infolge thermischer Dilatation von Walze und/oder Behälter oder beidem kombiniert, zu befürchten. Die Anpressung des Dichtringes 21 gegen den Dichtring 20 durch die Feder 2^ erfolgt unabhängig von solchen im Betrieb auftretender Änderungen stets gleichmäßig und mit konstantci Kraft. Die Zwischenschaltung der flexiblen Membrane 22 zwischen dem stationären Teil des Lagers und derr stationären Dichtring 21 hat weiterden Vorteil, daß die ganze Lagerung nicht in ein Fest- und in ein Loslager aufgeteilt werden muß. Fabrikationstoleranzen und maximale Trogausbuchtung müssen ausschließlich beim

ίο Abstand zwischen der außenseitigen Stirnfläche des Kugellagers 6 und dem Deckel 16 berücksichtigt werden. Dies ist deshalb möglich, weil die Kraft der Feder 24 ja stets konstant ist und ferner eine Verschiebung des Kugellagers 6 zum Klemmpunkt der Membrane 22 keinen Einfluß hat.

In den Deckel 16 ist ein Nippel 27 eingesetzt, durch welchen das Kugellager 6 geschmiert werden kann. Überschüssiges Fett kann durch eine öffnung 28 im Raum zwischen Kugellager 6 und Membrane 22 abfließen. Durch die gleiche öffnung 28 kann auch durch die Dichtung leckende Behälterflüssigkeit ablaufen. Zur Kontrolle des Kugellagers 6 muß nur der Deckel 16 entfernt werden. Zeigt die Kontrolle, daß das Kugellager 6 ersetzt werden sollte, so kann nach Entfernen der Mutter 29 das Gehäuse 4 abgezogen werden, wodurch die Innenteile der Lagerung und die Dichtungsorgane freigelegt werden. Jetzt können sämtliche Kontroll- und Revisionsarbeiten durchgeführt werden, ohne daß im Behälterinnern irgendwelche Demontagearbeiten erforderlich wären oder daß im Trog befindliches Textilgut entfernt werden müßte.

Bei entferntem Behältergehäuse 4 stützt sich der Walzenzapfcn 2 über den Abstützring 17 auf dem Rand der Öffnung 3 im Behälter ab. Die Kippbewegung der Walze 1 ist dabei minimal, entsprechend dem geringen Abstand zwischen dem Umfang des Abstützringes 17 und dem Innenrand der öffnung 3. Diese geringe Winkeländerung in der Lage der Walze 1 beim Entfernen des Gehäuses 4 auf einer Seite hat jedenfalls keine zusätzliche Belastung des gegenüberliegenden, genau gleich ausgebildeten Walzenzapfenlagers zur Folge, denn solche Neigungen können durch das als Pendelkugellager ausgebildete Lager 6 einerseits und durch die flexible Membrane 22 andererseits ohne weiteres aufgenommen werden. Beim Wiedereinsetzen des Gehäuses 4 nach erfolgter Revision wird der Walzenzapfen 2 und damit die Walze 1 durch den Zentrierring 13 automatisch wieder in die korrekte Lage zurückgebracht.

so Als weiterer Vorteil der dargestellten und beschriebenen Lagerung ist noch erwähnenswert, daß die sekundäre Dichtung, gebildet durch den O-Ring 19 zwischen Abstützring 17 und Walzenzapfen 2 keiner Abnützung unterworfen ist, weil im Betrieb keine

^r)5 relative Bewegung der beiden Teile 2, 17 erfolgt. Der O-Ring 19 hat außerdem den Vorteil, daß er das Abziehen des Abstützringes 17 vom Walzenzapfen 2 erleichtert, wie es z. B. erforderlich werden kann, wenn der drehende Dichtring 20 ersetzt werden muß.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   I. Lagerung und Walzenzapfendichtung einer sich in einem Flüssigkeitsbehälter drehenden Walze, bei der die Walze mit durch öffnungen in der dünnen Behälterwand austretenden Walzenzapfen versehen ist, die gegenüber der Behälterwandung etwas axial verschiebbar und pendelnd abgestützt sind, wobei die Lagerung gegenüber dem Innenraum des Behälters abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die pendelnde Lagerung über ein auf dem Walzenzapfen (2) sitzendes Pendellager (5, 6, 7) erfolgt, das axial verschiebbar in einem über einen Zentrierring (13) an der Behälterwand (4) befestigten topfförmigen Lagergehäuse (11) geführt ist und daß die Abdichtung mit einem stillstehenden, bezüglich dem Walzenzapfen (2) axial verschiebbaren Dichtring (21) und einem sich mit dem Walzenzapfen (2) drehenden, im Bereich der öffnung in der Behälterwandung sitzenden Dichtring (20) bewerkstelligt ist, wobei der auf dem Walzenzapfen (2) unverschieblich gehaltene und gegenüber diesem abgedichtete Dichtring (20) und stillstehender Dichtring (21) je eine Stimdichtungsfläche aufweisen, die durch eine den stillstehenden Dichtring (21) von außen her gegen den drehenden Dichtring drückende Feder (24) dichtend gegeneinander gepreßt sind, und wobei zwischen dem stillstehenden Dichtring (21) und dem Zentrierring (13) eine Abdichtmembrane (22) angeordnet ist.
2. 2. Walzenzapfendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagergehäuse (11) axial gleitbar auf den äußeren Laufring (7) des Pendellagers (5, 6, 7) aufgeschoben ist und dieses J5 über seinen inneren Laufring (5) auf dem Walzenzapfen (2) festsitzend befestigt ist.