DE1775552C3 - Lagerung und Walzenzapfendichtung einer sich in einem Flüssigkeitsbehälter drehenden Walze - Google Patents

Description

Die F.rfindung betrifft eine Lagerung und Walzenzapfendichtung einer sich in einem Flüssigkeitsbehälter drehenden Walze, bei der die Wal/c mit durch Öffnungen in der dünnen Behälierwand austretenden Wal/en/apfen versehen ist, die gegenüber der Behälterwandung etwas axial verschiebbar und pendelnd abgestützt sind, wobei die Lagerung gegenüber dem Innenraiim des Behälters abgedichtet isl.

Beim Behandeln von Texlilien, besonders von Gewebebahnen, mittels Flüssigkeiten, z. B. beim Färben, Bleichen. Waschen usw.. werden die /u behandelnden Textilien in die Behandlungsflüssigkeit enthüllenden Behältern, den sogenannten Flottentrögen, über in die Flüssigkeit eingetauchte Walzen geführt. Da die Behandlungsflüssigkeit vielfach sehr aggressiv isl und außerdem oft bis auf Kochtemperaliir aufgeheizt ist. bereuet die lagerung der in die Flüssigkeit eingetauchten Walzen in der Praxis erhebliche Schwierigkeiten.

line Lagerung und Walzenzapfeiidiihttinj; der eingangs genannten ArI ist durch die I)I. AS 1041 '>2I bekanntgeworden. Als Abdichtung werden Welleiulich* Hingen im Forni von .Siiiimerringeif verwendet. Solche .Siiuiiienringe sind insbesondere dann nachteilig, wenn mil kleinen Gewebe/iigen gearbeitet wird. In einem lotlentrog, der in der Kegel zwanzig oder mein' Walzen aufweist, würde eine solche ΛΙκΙιιΙιΐιιημ der Wiilzoii eine unzulässige Fi holding tk-s Gcuclieziifres zur I ulge haben. Bereits bei kleinsten Veilctz.ungen 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 DE-AS vorgeschlagen, drei hintereinander angeordnete Simmerringe verwendet werden. Die Lebensdauer der bekannten Wellendichtung ist entsprechend gering. Die Lagerung selbst ist ein

ίο 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 bb 737 ist eine Abdichtung für in Behältern gelagerte Wellen bekanntgeworden, die eine Trennwand für auf unterschiedlichen Drücken befindliehe 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

JO 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

J5 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

•to Seite am lagefesten Gehäuse des Kugellagers und mit der anderen Seite an dem einen ringförmigen Feil abstützt.

Der Abstand des Kugellagers zum Behälter ist fixiert. Hierdurch sind die Membranen nicht in der Lage.

Differenzen auszugleichen oder durch Temperatur. Behälterslelliing, Behälterausbeulung usw. bedingte Differenzen auszugleichen. Die außerhalb der Behälterwand liegenden Wellenteile sind sehr lang, wodurch der Hin- und Ausbau der Wellen erheblich erschwert wird.

^r>o 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 muli, wodurch die Zentrierung der Anordnung wesenl Iu Ii ei si luv crt wird. Bei der Abdichtung nach der I H PS

hii wird die Anpressung der Dichtflächen durch mehrere iiulk'M liegende l-edei'ti vorgenommen. Dies hat den Nachteil, dall aufgrund der Toleranzen der Federn die Federkräfte nicht gleichmäßig sind, so daß aufgrund der iiiilerschierllichcii Andrückkräftc die Gefahr des Aitflre-

in (ens größere!· Lei kiiiengeii besteht.

l)ie IIS I'S 21 10/27 zeigt eine Lagerung der Welle einer Misi liioloi.iiinrdiiiiiig eines Misi libchallers einer l'.ipieiveiiiilK'itiinjNHil.ige. An der Seilenwaiid 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 Behalters angebracht. Diese bekannte Anordnung Lager/Abdichtung ist in sich starr und unbeweglich. t£in 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/AbcJichtungsan-Ordnung bedeutet. Trotz des vorhandenen Leckstromabflusses besteht bei der durch die US-P.S bekannten Anordrung 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 Dichiringe selbst defekt sind.

Durch die GB-PS 188 442 ist eine Lagerung und Abdichtung der Wellenzapfen von Walzen in t lüssigkeilsbehältern 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 gedrück' werden, oder ringförmige Dichtungen, die in einer Ausnehmung eines Ringflansches der Behälterwand liegen und mit Hilfe einer Mutter zusammendrückbar und damit gegen die ()berflache der Welle preßbar sind.

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

Die CiB-PS 6 83 7b8 zeigt u.a. die Lagerung und Abdichtung der Welle von Reii igiingstromiucln in Irockenreinigungsanlagen. Fin Lagergehäuse ist in die Wandöffnung der Trommel eingesetzt, umgibt die Welle und ist in der Wand der Trommel lösbar befestigt. Innerhalb des l.agergehäuses sind ein Kugellager und eine Wellendichtung angeordnet, die relativ zueinander nicht bewegbar sind. Dij Wellendichtung besteht im wesentlichen aus einer balgähnlichen Dichtung. Zusätzlich ist eine Art Ringdichtung vorgesehen, die eine Abdichtung zwischen dem einen Laufring ties Kiigella- « gers und der eigentlichen balgförmigen Abdichtung herstellen soll.

Diese bekannte L.iger/Abdichlimgsanoiduiing kann until vim hindern, d,iß I cikfliissigkeii 111 das lager eintritt. I rommelwaiulaiisbeiilungeu können dm ι h die mi Lager nicht kompensiert werden, weil dieses iniUels einer konischen Hülse fest auf eiern äußeren linde der Wellen aufgekeilt ist. Fine geringe ISeweguiigsmoglichkeit in Längsrichtung ist lediglich durch die Tlaslizitä! der KiiigdichluMg gegeben. Fine Kontrolle und Wartung 1, ■ der Wellendichtung ist nur iiiöglkli n.iili I iitl'ciniingdcs Kugellagers,

Die Aufgabe der vorliegenden Lifmdung besieht deshalb darin, eine Lagerung und Walzenzapfendichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß auch bei Ausbauchungen des Flüssigkeitsbehalters u.id Durchbiegungen der Walze ein einwandfreier Lauf und eine sichere Abdichtung des Walzenlagers gewährleistet sind und die Kontrolle der Walzenzapfenabdichtung auch bei Betrieb möglich ist. Ferner soll die Lagerung und Walzenzapfenabdichtung so 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 Hinsetzen des Walzenzapfens erleichtert werden. Die Walzenzapfenabdichtung zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau aus. <jie Lage der beiden Dichtringe wird ausschließlich vom Walzenzapfen bestimmt. Dadurch können weder Ausbauchungen des Behälters, die eine axiale Verlagerung des Lage'gehäiises bezüglich des Walzenzapfens bewirken, noch Durchuiegungen 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 verän dem bzw. beeinträchtigen. Der stillstehende Dichtring bleibt stets in der gleichen relativen Lage zum drehenden Dichtring und seine Lageveranderungen relativ zum Lagergehäuse werden spannungsfrei durch die flexible Abdichtungsmembran aufgenommen. Die Anordnung der Feder sichert eine ringsum gleichförmige Anpreßkraft. Dadurch, daß keine zusätzlichen Abdichlkräfte auf den Walzenzapfen ausgeübt werden, werden zusätzliche Reibungen vermieden und wird ein einwandfreier Lauf gesichert.

Besonders vorteilhaft erweist sich die erfindungsge mäße Lagerung bei Warnings- und Reparalurarbeiien Es braucht dazu nämlich nur ein üHicherweise vorhandener Deckel entfernt zu werben, so <!aß eine Kontrolle auch bei Betrieb möglich ist. Für Reparaturen am Lager und beim Ersetzen des Kugellagers ist es lediglich notwendig, nach Entfernen einer Mutler d.is Lagergehäuse abzuziehen, wodurch die Lagerung und die Walzen/apfenabdichtung selbst freigelegt werden

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

Die mit I bezeichnete Walze besitzt beidercnds einen Walzenzapfen 2. der eine Öffnung 3 in der Wandung 4 eines f lüssigkeitshehällers. beispielsweise eines Troges, durchsetzt. An seinem trogaußenseitigen Ende tragt der Wal/en/.ipfen ' einen inneren Laufring 5 eines Kugellagers 6, dessen äußerer Laufring mit 7 bezeiihnet ist. Dax Kugellager B ist auf dein Walzenzapfen 2 zwischen einer Schulter 10 des letzteren und einer Scheibe 8 gehaltet!, welche durch einen in eine Axialbohrung des stirnseitigen lindes des Wal/eiizap· fens I eingcsihr.u bleu Bolzen 9 befestig! ist. Auf den äußeren Laufring 7 des Kugellagers h is! ein I .igeigehciuse Il .Uifgesihoben.das bclnilleiseilig eiiun I lausch 12 aufweist, der uiiut Zwischenlage eines

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

Im Bereich der Öffnung 3 in der Behälterwandung 4 sitzt auf dem Walzenzapfcn 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 Walzcnzapfen 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 behälteraußetiseitigen Stirnwand des Abslützringcs 17 ist ein Dichlring 20 eines Dichtringpaares befestigt, das in noch zu beschreibender Weise den Durchtritt von Flüssigkeit aus dem Geriiiiier in das das 'Kugcnagei 6 uninuiicnuL' Lagergehäuse 11 verhindert. Mit diesem drehenden Dichtring 20 arbeitet 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 F.inbuchtung am Umfang des Dichtringes 21 eingeklemmt ist. Die äußere Rand/one 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 23 abstützt. Letzterer ist durch einen Blechring gebildet, der. den Walzenzapfen 2 mit Abstand umschließend, in der Behälterwand 4 zentriert ist und gegen die behäiterseitige 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 Zcvtrierringes 13. die Abdichtmembrane 22, die beiden Dichtringe 20, 21 und die Außenfläche des Abstützringes 17 begrenzt ist. Da die Lage des stillstehenden-Dichtririges 21 über die Feder 24,· den Ring 25 und das Kugellager 6 direkt und ausschließlich von der Lage des Walzenzapfens bestimmt wird, ist kein relatives Verkanten der beiden Dichtringe 20, 2!. 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 Dichlririg 20 durch die Feder 24 erfolgt unabhängig von solchen im Betrieb auftretenden Änderungen stets gleichmäßig und mit konstanter Kraft. Die Zwischenschaltung der flexiblen Membrane 22 zwischen dem stationären Teil des Lagers und dem stationären Dichtring 21 hat weiter den Vorteil, daß die ganze Lagerung nicht in ein Fest- und in ein Loslagcr aufgeteilt werden muß. Fabrikationstolcranzcn und maximale Trogausbtichlting müssen ausschließlich beim Abstand zwischen der außensciligen 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 weichen das Kugellager 6 geschmiert werden kann.

UuC-riLMÜsäigC-S ί cti küFiii liüi'Cn CirtO wffiiung 28 im Raum zwischen Kugellager 6 und Membrane 22 abfließen. Durch die gleiche Öffnung 28 kann auch durch die Dichtung leckende Bchältcrflüssigkcit 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 2¹B das Gehäuse 4 abgezogen werden, wodurch die Innenteile der Lagerung und die Dichtungsorganc frcigclcg. werden. letzt können sämtliche Kontroll- und Revisionsarbeiten durchgeführt werden, ohne daß im Behällerinncrn 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 Winkeläpidcrung 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 korrekie Lage zurückgebracht.

Als weiterer Vorteil der dargestellten und beschriebenen Lagerung ist noch erwähnenswert, daß die sekundäre Dichtung, gebildet durch den O-Ring 19

— z.wischen Abstützring 17 und Walzenzapfen 2 keiner Abnützung unterworfen ist, weil im Betrieb keine 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 I 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 Wal/enzapfen (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 Stirndichtungsfläche 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. Walzeri^apfendichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichne <, daß c ,s Lagergehäuse (11) axial gleitbar auf den liußeren Laufring (7) des Pendellagers (5, 6, 7) aufgeschi Ίεη ist und dieses über seinen inneren Laufring (5) auf dem Walzenzapfen (2) festsitzend befestigt isi.