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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 rotierend angetrieben und ihre Oberfläche an einem
Eisschaber entlang geführt
wird.
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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.
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Um
dieses Problem einer dynamischen Dichtung zu umgehen, sind Scherbeneismaschinen bekannt
(
DE 91 16 102 U1 ,
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.
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Demgegenüber haben
sich Scherbeneismaschinen durchgesetzt, bei denen der Kältemittelkanal in
der Verdampferwalze angeordnet ist und mit dieser rotiert (
DE 195 07 868 A1 ).
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 befindet
sich 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 diese 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.
Der Rundschnurring und der diesem zugeordneter Metallring sind jeweils
drehschlüssig
an dem Rohrstutzen bzw. der Lagerbuchse gehalten, so daß lediglich die
zwischen den Metallringen gebildete Fläche als dynamische Dichtung
dient, die auch einen gewisse Drehachsversatz zwischen dem Rohrstutzen
und des Lagerbuchse tolerieren. Die Lagerbuchse selbst dreht sich
nicht mit, schon allein wegen der Reibung des Rundschnurrings zum
Anschlußnippel
hin bzw. wegen der durch die Schraubenfeder verursachte Reibung.
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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 ergebende axiale Vibrieren ebenfalls stark
belastet, besonders weil das Axialverschieben zwischen Lagerbuchse
und Anschlußnippel mehr
die Dichtheit gefährdet,
als wenn eine Relativverdrehung der beiden Teile stattfinden würde.
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Es
besteht daher die Aufgabe, eine Scherbeneismaschine mit einer Dichtung
zwischen dem Kältemittelkanal
in der Verdampferwalze und einer Zufuhrleitung bzw. Ableitleitung
zur Verfügung
zu stellen, die axiale Längenänderungen
ausgleicht und verschleißarm
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Scherbeneismaschine mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
Der zwischen Dichtbuchse und Anschlussnippel angeordnete Faltenbalg
kann Längenänderungen
in axialer Richtung ausgleichen. Auch bei einer einseitigen Belastung
der Verdampferwalze durch den Schaber wird ein Verkanten der Lagerbuchsen
ausgeschlossen, so dass eine Beschädigung oder rasche Abnutzung
der Dichtung ausgeschlossen werden kann.
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Die Erfindung und ihre
Vorteile
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Die
erfindungsgemäße Scherbeneismaschine
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat 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.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht der Faltenbalg
aus Metall und es sind seine Stirnseiten mit den entsprechenden
Stirnseiten der Dichtbuchse und des Anschlußnippels verlötet.
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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 Angriffsfläche 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.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient als
Federkraft ein Paket aus Tellerfedern oder dergleichen, welches
koaxial um den Faltenbalg angeordnet ist und sich einerseits mindestens
mittelbar am Anschlußnippel
und andererseits an der Dichtbuchse abstützt. Durch die Tellerfedern
kann ein sehr gleichmäßiger Axialdruck
erzielt werden.
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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 können
der Anschlußnippel
und die Halterung aus einem Teil bestehen.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen
den Tellerfedern und dem Anschlußnippel ein Distanzring vorgesehen.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist 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.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der
nachfolgenden Beschreibung, und der Zeichnung entnehmbar.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel
des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und im folgenden näher
beschrieben. Es zeigen:
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1:
eine stark vereinfacht dargestellte Scherbeneismaschine;
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2:
die Kältemittelanschlüsse beiderseits der
Verdampferwalze in vergrößertem Maßstab und zum
Teil in Explosionsdarstellung und
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3 und 4:
Die Faltenbalgdichtung in zusätzlich
vergrößertem Maßstab.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Der
in 1 stark vereinfacht und in Teilschnitten dargestellte
Scherbeneisautomat weist eine Verdampferwalze 1 auf, die
in einem Behälter 2 und
mittels 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 Kältemittels
die Mantelfläche 7 der
Verdampferwalze 1 so abzukühlen, daß jenes auf dieser Mantelfläche befindliche
Wasser 5 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.
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In 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
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.
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In 2 sind
von der Verdampferwalze 1 bzw. deren Welle 3 lediglich
die Wellenenden 16 dargestellt und innerhalb dieser Wellenenden 16 der Rohrstutzen 17 des
Zufuhrkanals 13 und der im Durchmesser entsprechend größere Rohrstutzen 18 des
Ableitkanals 12. Bei den hier gezeigten Anschlüssen ist
zu den Rohrstutzen 17 und 18 im Gehäuseteil 11 je
ein Anschlußnippel 19 bzw. 21 vorhanden.
Die Anschlussnippel sind unverdrehbar im Gehäuseteil 11 angeordnet.
Diese Anschlußnippel 19 und 21 wirken
mit Dichtbuchsen 22 und 23 zusammen. Die Dichtbuchsen 22 und 23 wirken
wiederum mit den Rohrstutzen 17 und 18 sowie jeweils
einem Dichtpaket einer dynamischen Dichtung 24 und 25 zusammen.
Erfindungsgemäß sind jeweils
zwischen den Anschlußnippeln 19 und 21 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 24, 25 erforderlichen
Axialkräfte
aufzubringen.
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Wie
in 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.
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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.
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Der
in 4 dargestellte Anschluß auf der Ableitseite ist grundsätzlich ähnlich aufgebaut
wie auf der in 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 43 einteilig sein. Auf einen zusätzlichen
Stutzen an der Dichtbuchse 23 kann hier zu Gunsten des
freien Strömungsdurchmessers
verzichtet werden, da der größere Durchmesser
des Faltenbalgs 27 eine ausreichende Steifigkeit aufweist.
Das Dichtungspaket 25 ist im Prinzip so aufgebaut wie das
Dichtungspaket 24 in 3, nur mit
dem Unterschied eines größeren Durchmessers.
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- 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,
Dichtungspaket
- 25
- Dichtung,
Dichtungspaket
- 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