DE19629447A1

DE19629447A1 - Scherbeneismaschine

Info

Publication number: DE19629447A1
Application number: DE19629447A
Authority: DE
Inventors: Joachim Schill
Original assignee: Maja-Maschinenfabrik Hermann Schill 77694 Kehl De GmbH
Current assignee: Maja Maschinenfabrik Hermann Schill GmbH and Co KG
Priority date: 1996-07-23
Filing date: 1996-07-23
Publication date: 1998-01-29
Anticipated expiration: 2016-07-24
Also published as: DE19629447B4

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Scherbeneismaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Mit derartigen Scherbeneismaschinen wird verhältnismäßig dünnes Scherbeneis hergestellt, indem in die Verdampferwalze mittels eines Kältemittelkanals flüssiges Kältemittel geleitet wird, welches dort verdampft und dabei in bekannter Weise Kälte erzeugt. Auf der Mantelfläche der Verdampferwalze befindliches Wasser wird dabei gefroren und als Scherbeneis von der Oberfläche abgeschabt, wofür die Verdampferwalze routierend angetrieben wird und ihre Oberfläche an einem Eisschaber entlang geführt wird.

Da das Kältemittel durch die Welle der Verdampferwalze aus der im Maschinengehäuse verlaufenden Zufuhrleitung dem in der Welle verlaufenden Zufuhrkanal und dem in der Verdampferwalze angeordneten Kältemittelkanal zugeleitet werden muß bzw. von letzterem wieder über den Ableitkanal in der Welle der Ableitleitung im Maschinengehäuse zugeleitet werden muß, ist zwischen jeweils einem innerhalb der Welle der Verdampferwalze einerseits und einem am Maschinengehäuse angeordneten Anschlußnippel für die Zufuhrleitung bzw. Ableitleitung und einem dort angeordneten Anschlußnippel eine dynamische Dichtung vorhanden, welche aufgrund der Temperaturwechsel und der gegebenen Drehdichtfunktion erheblichen Belastungen unterworfen ist. Durch die Temperaturunterschiede der Verdampferwalze ergeben sich entsprechende axiale Längenänderungen, weshalb die dynamische Dichtung in Axialrichtung durch Federkraft belastet sein muß, wodurch eine zweite, einen Axialhub zwischen Anschlußnippel und Rohrstutzen ermöglichende Dichtung erforderlich ist. Leckagen an dieser Dichtung können jedoch sehr schnell zu einem Ausfall der Eiserzeugung führen, ganz abgesehen davon, daß je nach verwendetem Kältemittel Umweltschäden entstehen können.

Um dieses Problem einer dynamischen Dichtung zu umgehen, sind Scherbeneismaschinen bekannt (DE-GM 91 16 102), bei denen der Kältemittelkanal als schraubenförmig verlegte Rohrleitung ausgebildet ist, die feststehend innerhalb einer routierbaren "Eistrommel" angeordnet ist, wobei zur Wärmeübertragung zwischen Leitung und Eistrommel eine Wärmeträgerflüssigkeit dient, mit welcher die Eistrommel aufgefüllt ist und welche in ständiger Bewegung gehalten wird. Abgesehen davon, daß auch hier eine dynamische Dichtung für den Innenraum der Eistrommel, nämlich zwischen der Eistrommellagerung und dem Lagerzapfen vorhanden sein muß, durch den die Kältemittelkanäle geführt werden, so ist der konstruktive Gesamtaufwand doch erheblich größer als bei den anderen bekannten Scherbeneismaschinen, bei denen das Kältemittel dynamisch abgedichtet werden muß, ganz abgesehen von dem Nachteil, daß die Kälteübertragung mittels eines flüssigen sekundären Wärmeträgermittels eine nicht unerhebliche Verschlechterung des Wirkungsgrades mit sich bringt.

Demgegenüber haben sich Scherbeneismaschinen durchgesetzt, bei denen der Kältemittelkanal in der Verdampferwalze angeordnet ist und mit dieser rotiert (DE- OS 195 07 868). Hierdurch sind mindestens zwei dynamische Dichtungen zwischen Verdampferwalze und gehäusefestem Anschlußnippel erforderlich. Bei einer solchen gattungsgemäßen Scherbeneismaschine (Serienprodukt der Anmelderin) ist die Dichtbuchse auf einem zylindrischen Abschnitt des Anschlußnippels axial verschiebbar und über einen Rundschnurring radial dichtend angeordnet und durch eine Schraubenfeder axial in Richtung Verdampferwalze belastet. Die dynamische Dichtung besteht zwischen dem Rohrstutzen in der Welle der Verdampferwalze und einer Innenabdrehung der Dichtbuchse, wobei eine Stirnseitendichtung bildende aufeinander stirnseitig gleitende Dichtringe vorhanden sind, von denen bevorzugt einer aus Stahl der andere aus Lagerbronze besteht und die wiederum zum Rohrstutzen bzw. zu einer Buchsenausdrehung durch Rundschnurringe abgedichtet sind und dafür jeweils rückseitig so gestaltet sind, daß der Rundschnurring in Verbindung mit dem Rohrstutzen einerseits oder zur Innenwand einer Aufbohrung in der Lagerbuchse dichtend eingequetscht wird. Rundschnurring und diesem zugeordneter Metallring ist jeweils drehschlüssig an Rohrstutzen bzw. Lagerbuchse gehalten, so daß lediglich die zwischen den Metallringen gebildete Fläche als dynamische Dichtung dient, die auch einen gewisse Drehachsversatz zwischen Rohrstutzen und Lagerbuchse tolerieren. Die Lagerbuchse selbst dreht sich nicht mit, schon allein durch die Reibung des Rundschnurrings zum Anschlußnippel hin bzw. die Schraubenfeder gebildete Reibung.

Während des Betriebs gibt es hin und wieder durch die aufgrund des Schabers einseitige radiale Belastung der Verdampferwalze auch an diesen Anschlußstellen zwischen Rohrstutzen, Lagerbuchse und Anschlußnippel einseitige Belastungen, die zu einem leichten Verkanten der Lagerbuchse führen können, was wiederum zur Undichtheit am Rundschnurring zwischen Lagerbuchse und Anschlußnippel führen kann. Auch ist dieser zwischen den beiden Teilen vorgesehene Rundschnurring nach dem Zusammenbau radial statisch und axial dynamisch belastet, so daß bei Alterung oder dergleichen Undichtheiten auftreten können. Während des Betriebs ist diese Dichtung durch das leichte bei der Rotation der Verdampferwalze sich ergebene axiale Vibrieren ebenfalls stark belastet, besonders weil das Axialverschieben zwischen Lagerbuchse und Anschlußnippel mehr die Dichtheit gefährdet, als wenn eine Relativverdrehung der beiden Teile stattfindet.

Die Erfindung und ihre Vorteile

Die erfindungsgemäße Scherbeneismaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ohne Beeinträchtigung der Axialbewegung der Lagerbuchse auf dem Anschlußnippel eine quasi abnutzungslose absolute Dichtung vorhanden ist, welche die oben genannten schwerwiegenden, seit langem bestehenden Nachteile vermeidet.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht der Faltenbalg aus Metall und es sind seine Stirnseiten mit entsprechenden Stirnseiten der Dichtbuchse und des Anschlußnippels verlötet.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Anschlußnippel in Richtung Dichtbuchse einen rohrförmigen Stutzen auf, um den herum der Faltenbalg angeordnet ist und auf dem die Dichtbuchse mit Spiel axial verschiebbar ist. Da der Faltenbalg die eigentliche Dichtung übernimmt, kann zwischen Dichtbuchse, Bohrung und Angrifffläche des Stutzens ein verhältnismäßig großes Spiel vorhanden sein. Da der Durchmesser des Faltenbalgs auf der Zufuhrseite kleiner ist und damit weniger steif ist, ist ein solcher Stutzen von Vorteil.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient als Federkraft ein Paket aus Tellerfedern oder dergleichen, welches coaxial um den Faltenbalg angeordnet ist und sich einerseits mindestens mittelbar am Anschlußnippel und andererseits an der Lagerbuchse abstützt. Durch die Tellerfedern kann ein sehr gleichmäßiger Axialdruck erzielt werden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist auf dem Anschlußnippel ein axial verschiebbarer, jedoch zum Anschlußnippel hin festlegbarer Haltering angeordnet, über den der Anschlußnippel mindestens mittelbar am Maschinengehäuse befestigbar ist und durch die Verschiebbarkeit eine Axialjustierung vorgenommen werden kann. Alternativ kann Anschlußnippel und Halterung aus einem Teil bestehen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen den Tellerfedern und dem Anschlußnippel ein Distanzring vorgesehen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in an sich bekannter Weise auf dem Rohrstutzen zur Dichtbuchse hin eine dynamische Dichtung vorgesehen, bestehend aus nebeneinander angeordnetem Rundschnurring, Stahlring, Bronzering und Rundschnurring, wobei die Dichtbuchse mit einer in ihr vorhandenen Ausdrehung als den Rohrstutzen und das Dichtungspaket umgreifender Käfig ausgebildet ist.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine stark vereinfacht dargestellte Scherbeneismaschine;

Fig. 2 die Kältemittelanschlüsse beiderseits der Verdampferwalze in vergrößertem Maßstab und zum Teil in Explosionsdarstellung und

Fig. 3 und 4 die Faltenbalgdichtung in zusätzlich vergrößertem Maßstab.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Der in Fig. 1 stark vereinfacht und in Teilschnitten dargestellte Scherbeneisautomat weist eine Verdampferwalze 1 auf, die in einem Behälter 2 und mit einer Welle 3 drehbar gelagert ist und bis zu einem Niveau 4 in im Behälter 2 befindliches Wasser 5 eintaucht. Beim Rotieren der Verdampferwalze 1 wird ihre Oberfläche mit Wasser benetzt. In der Verdampferwalze 1 verläuft ein Kältemittelkanal 6 um durch Verdampfen des Kältemittel die Mantelfläche 7 der Verdampferwalze 1 so abzukühlen, daß jenes auf dieser Mantelfläche befindliche Wasser zu einer dünnen Eisschicht gefroren wird, die dann mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht dargestellten feststehenden Eisschabers abgelöst und einem Sammelbehälter zugeführt wird. Die Welle 3 ist auf nicht näher dargestellten Lagern 8 zum Gehäuse hin drehgelagert und wird über ein Antriebsrad 9, das ein Zahnrad oder eine Riemenscheibe sein kann, für seine Drehbewegung angetrieben. Die Enden der Welle 3 münden in Gehäuseteile 11, in welchen ein in der Welle 3 verlaufender Zufuhrkanal 13 bzw. ein Ableitkanal 12 mit einer Zufuhrleitung 14 und Ableitleitung 15 für das Kältemittel sowie entsprechende Anschlüsse zu einem nicht dargestellten Kälteaggregat angeordnet sind. Zufuhrkanal 13 und Ableitkanal 12 sind wiederum innerhalb der Verdampferwalze 1 mit den jeweiligen Enden des Kältemittelkanals 6 verbunden.

In Fig. 2 sind die Kältemittelanschlüsse des Zufuhrkanals 13 und des Ableitkanals 12 mit der Zufuhrleitung 14 bzw. der Ableitleitung 15 verbunden, die zum Kälteaggregat führen, wobei die Zufuhrleitung 14 und die Ableitleitung 15 rohrförmig ausgebildet sind und nach außen durch einen Schlauch 10 isoliert sind. Entsprechend dem physikalischen Zustand ist für das bei der Zufuhr flüssige Kältemittel der Durchmesser von Zufuhrkanal 13 und Zufuhrleitung 14 kleiner als der Durchmesser des Ableitkanals 12 bzw. der Ableitleitung 15 für das gasförmige Kältemittel.

In Fig. 2 sind von der Verdampferwalze 1 bzw. deren Welle 3 lediglich die Wellenenden 16 dargestellt und innerhalb dieser Wellenenden 16 die Rohrstutzen 17 des Zufuhrkanals 13 und des im Durchmesser entsprechend größeren Rohrstutzens 18 des Ableitkanals 12. Bei den hier gezeigten Anschlüssen ist den Rohrstutzen 17 und 18 gegenüber und unverdrehbar im Gehäuseteil 11 je ein Anschlußnippel 19 bzw. 21 vorhanden. Diese Anschlußnippel 19 und 21 wirken mit Dichtbuchsen 22 und 23 zusammen, die wiederum mit den Rohrstutzen 17 und 18 sowie jeweils einem explosiv dargestellten Dichtpaket einer dynamischen Dichtung 24 und 25 bilden. Erfindungsgemäß sind jeweils zwischen den Anschlußnippeln 19 und 22 einerseits und den Dichtbuchsen 22 und 23 andererseits aus Metall bestehende eine axiale Relativverstellung zulassende Faltenbälge 26 und 27 angeordnet und eingelötet, so daß in diesem Bereich eine absolute Dichtheit besteht. Außerdem sind in Ausgestaltung der Erfindung zwischen den Anschlußnippeln 19 und 21 einerseits und den Dichtbuchsen 22 und 23 andererseits Tellerfedern 28 und 29 angeordnet, um die für die dynamische Dichtung erforderlichen Axialkräfte aufzubrin gen.

Wie in Fig. 3 dargestellt, ist auf der Zufuhrseite des Kältemittelanschlusses der Anschlußnippel 19 einerseits mit der eingelöteten Zufuhrleitung 14 verbunden und weist andererseits einen rohrförmigen Stutzen 31 auf, um den der Faltenbalg 26 angeordnet ist und auf dem die mit dem Faltenbalg 26 verlötete Dichtbuchse 22 axial verschiebbar ist. Diese Dichtbuchse 22 weist einen Bund 32 auf, an dem sich die Tellerfedern 28 einerseits abstützen, die sich andererseits an einem Distanzring 33 abstützen. Dieser Distanzring 33 stützt sich wiederum auf der den Tellerfedern 28 abgewandten Seite an einem Haltering 34 ab, der axial auf dem Anschlußnippel 19 einstellbar und über eine Radialschraube 35 festspannbar ist und der außerdem über eine Axialschraube 36 am Gehäuse innerhalb der Gehäuseteile 11 befestigbar ist. Über den Haltering 34 ist somit der Anschlußnippel 19 in seiner Lage fixierbar. Haltering 34 und Anschlußnippel 19 können aber auch aus einem Teil bestehen.

Die dynamische Dichtung 24 zwischen Rohrstutzen 17 und Dichtbuchse 22 weist hier nebeneinander auf dem Rohrstutzen 17 bzw. in einer Ausdrehung 37 der Dichtbuchse 22 angeordnete Dichtringe auf, nämlich einen Rundschnurring 38, einen Stahlring 39, einen Bronzering 41 und wiederum einen Rundschnurring 42. Durch die Tellerfedern 28 werden in zusammengebautem Zustand die Ringe axial aufeinandergepreßt. Der Stahlring 39 weist einen Innenkonus auf, durch den der Rundschnurring 38 bei axialer Belastung auch radial auf den Rohrstutzen 17 gepreßt wird und entsprechend abdichtet. Der Bronzering 41 weist hingegen einen Außenkonus auf, durch den der Rundschnurring 42 außer in axialer Richtung auch radial gegen die Innenwand der Ausdrehung 37 gepreßt wird und dadurch dichtet. Hierbei handelt es sich jeweils um statische Dichtungen nämlich einmal zwischen dem Stahlring 39 und dem Rohrstutzen 17 und andererseits zwischen dem Bronzering 41 und der Dichtbuchse 22. Als dynamische Dichtung dienen die Berührungsflächen von Stahlring 39 und Bronzering 41 wodurch bekanntlich eine gute Kältemitteldichtung erreicht wird, die durch die Relativverdrehung der beiden Ringe 39 und 41 zueinander und damit eine Art Einschleifen sogar während des Betriebs verbessert wird.

Der in Fig. 4 dargestellte Anschluß auf der Ableitseite ist grundsätzlich ähnlich aufgebaut wie auf der in Fig. 3 gezeigten Zufuhrseite. Auch hier ist um den Anschlußnippel 21 ein Haltering 43 angeordnet, über den der Anschlußnippel 21 arretiert werden kann und welcher gleichzeitig über einen Distanzring 33 als Widerlager für die Tellerfedern 29 dienen kann. Auch hier können Anschlußnippel 21 und Haltering 34 einteilig sein. Auf einen zusätzlichen Stutzen an der Dichtbuchse kann hier zu Gunsten des freien Strömungsdurchmessers verzichtet werden, da der größere Durchmesser des Faltenbalgs 27 eine ausreichende Steifigkeit aufweist. Das Dichtpaket 25 ist im Prinzip so aufgebaut wie das Dichtpaket 24 in Fig. 3, nur mit dem Unterschied eines größeren Durchmessers.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1 Verdampferwalze
2 Behälter
3 Welle
4 Niveau
5 Wasser
6 Kältemittelkanal
7 Mantelfläche
8 Lager
9 Antriebsrad
10 Schlauch
11 Gehäuseteile
12 Ableitkanal
13 Zufuhrkanal
14 Zufuhrleitung
15 Ableitleitung
16 Wellenenden
17 Rohrstutzen
18 Rohrstutzen
19 Anschlußnippel
20
21 Anschlußnippel
22 Dichtbuchsen
23 Dichtbuchsen
24 Dichtung
25 Dichtung
26 Faltenbälge
27 Faltenbälge
28 Tellerfedern
29 Tellerfedern
30
31 Stutzen
32 Bund
33 Distanzring
34 Haltering
35 Radialschraube
36 Axialschraube
37 Außendrehung
38 Rundschnurring
39 Stahlring
40
41 Bronzering
42 Rundschnurring
43 Haltering

Claims

1. Scherbeneismaschine zur Erzeugung von Scherbeneis aus Wasser (5)

- mit einer über eine Welle (3) durch einen Motor angetriebenen, auf ihrer Mantelfläche mit Wasser benetzbaren, zylindrischen Verdampferwalze (1), welche mindestens einen Kältemittelkanal (6) zur Leitung und Verdampfung von Kältemittel aufweist, welcher mit einem innerhalb der Welle (3) verlaufenden Zufuhrkanal (13) und einem Ableitkanal (12) verbunden ist,
- mit Drehlagerung (8) der Welle (3) der Verdampferwalze (1) am Maschinengehäuse,
- mit einer dynamischen Dichtung zwischen dem Zufuhrkanal (13) bzw. dem Ableitkanal (12) einerseits und einem Anschlußnippel (19, 21) zu einer Zufuhrleitung (14) bzw. Ableitleitung (15) andererseits, unter Verwendung jeweils einer Dichtbuchse (22, 23), welche einerseits zum Anschlußnippel (19, 21) hin abgedichtet ist und andererseits in Axialrichtung durch Federkraft belastet als Halterung für eine dynamische Dichtung (24, 25) zu einem den Anfang des Zufuhrkanals bildenden, mit der Welle (3) mitrotierenden Rohrstutzen (17, 18) dient,
- dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Dichtbuchse (22, 23) und Anschlußnippel (19, 21) ein dichtend mit Dichtbuchse sowie Anschlußnippel verbundener Faltenbalg (26, 27) angeordnet ist.

2. Scherbeneismaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (26, 27) aus Metall besteht und jeweils mit seinen stirnseitigen Enden an parallelen Stirnflächen von Dichtbuchse (22, 23) und Anschlußnippel (19, 21) verlötet ist.

3. Scherbeneismaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußnippel (19) in Richtung Dichtbuchse (22) einen rohrförmigen Stutzen (31) aufweist, um den herum der Faltenbalg (26) angeordnet ist und auf dem die Dichtbuchse (22) mit Spiel aber axial verschiebbar geführt ist.

4. Scherbeneismaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Federkraft ein Paket aus Tellerfedern (28, 29) oder dergleichen dient, welches coaxial um den Faltenbalg (26, 27) angeordnet ist und sich einerseits mindestens mittelbar am Anschlußnippel (19, 21) und andererseits an der Dichtbuchse (22, 23) abstützt.

5. Scherbeneismaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Anschlußnippel (19, 21) ein axial verschiebbarer jedoch zum Anschlußnippel hin festlegbarer Haltering (34) angeordnet ist, über den der Anschlußnippel mindestens mittelbar am Maschinengehäuse (11) befestigbar ist.

6. Scherbeneismaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Tellerfedern (28, 29) und dem Anschlußnippel (19, 21) ein Distanzring (33) vorgesehen ist.

7. Scherbeneismaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Rohrstutzen (17, 18) zur Dichtbuchse (22, 23) hin eine dynamische Dichtung (24, 25) vorgesehen ist, bestehend aus nebeneinander angeordnetem Rundschnurring (38), Stahlring (39), Bronzering (41) und Rundschnurring (42), wobei die Dichtbuchse (22, 23) mit einer in ihr vorhandenen Ausdrehung (37) als den Rohrstutzen (17, 18) und das Dichtungspaket (24, 25) umgreifender Käfig ausgebildet ist.