DE202007000794U1

DE202007000794U1 - Gehäuse, insbesondere für eine Mühle zum Mahlen oder zum Mahltrocknen organischer Rohstoffe

Info

Publication number: DE202007000794U1
Application number: DE200720000794
Authority: DE
Original assignee: Claudius Peters Technologies GmbH
Current assignee: Claudius Peters Projects GmbH
Priority date: 2007-01-18
Filing date: 2007-01-18
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2017-01-19
Also published as: DE112008000222A5; WO2008087043A1

Abstract

Gehäuse, insbesondere für eine Mühle zum Mahlen oder zum Mahltrocknen organischer Rohstoffe, das einen Innenraum (2) von einem Außenraum (3) trennt, mit einer Gehäusewand (1), durch die eine Welle (4) hindurchgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (4) von einem Kolbenring (8, 9) umgeben ist, dass der Kolbenring (8, 9) eine als erste Anlagefläche ausgebildete Umfangsfläche (82, 91) und eine als zweite Anlagefläche ausgebildete Stirnfläche (83, 93) umfasst und dass eine der Anlageflächen (82, 83, 91, 93) mit einer Gegenfläche (5, 71) des Gehäuses (1) und eine der Anlageflächen (82, 83, 91, 93) mit einer Gegenfläche (41, 61) der Welle (4) zusammenwirkt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse, insbesondere ein Gehäuse einer Mühle zum Mahlen oder zum Mahltrocknen von organischen Rohstoffen wie Steinkohle oder Braunkohle. Das Gehäuse trennt einen Innenraum von einem Außenraum. Durch die Gehäusewand ist eine Welle hindurchgeführt.
Im Innenraum derartiger Gehäuse kann es zu Explosionen kommen, etwa wenn sich der beim Mahlen von Steinkohle oder Braunkohle entstehende Staub entzündet. Kommt es zu einer solchen Explosion, so ist es erstrebenswert, deren Auswirkungen auf den Innenraum des Gehäuses zu begrenzen. Es soll verhindert werden, dass Flammen aus dem Innenraum in den Außenraum gelangen und dort weitere Explosionen oder Brände verursachen.
Das Begrenzen der Flammen auf den Innenraum wird dadurch erschwert, dass mit der Explosion eine plötzliche Druckerhöhung im Innenraum einhergeht. Das Gehäuse muss so gestaltet sein, dass eine Übertragung von Flammen in den Außenraum trotz des Überdrucks verhindert wird. Besondere Aufmerksamkeit verlangen Durchführungen in der Gehäusewand, durch die hindurch sich eine Welle vom Innenraum in den Außenraum erstreckt.
Bekannt ist es, Wellendurchführungen eines Gehäuses mit Labyrinthdichtungen abzudichten. Bei einer Labyrinthdichtung wird der Austrittsweg, den ein Medium zwischen Innenraum und Außenraum zurückzulegen hat, künstlich verlängert, indem Ringe abwechselnd auf der Welle und auf dem Gehäuseteil angeordnet werden. Die Ringe berühren sich gegenseitig nicht, es bleibt ein freier Spalt zwischen der Welle und dem Gehäuse. Es hat sich gezeigt, dass alleine die Verlängerung des Austrittswegs durch eine Labyrinthdichtung nicht ausreicht, um Flammen sicher im Innenraum des Gehäuses zu halten. Auch Weichstoffdichtungen sind nicht in der Lage, der im Anschluss an eine Explosion auftretenden Druckerhöhung standzuhalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Gehäuse der eingangs beschriebenen Art vorzustellen, bei dem der Austritt von Flammen im Anschluss an eine Explosion verhindert wird. Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß ist die Welle von mindestens einem Kolbenring umgeben. Der Kolbenring umfasst eine als erste Anlagefläche ausgebildete Umfangsfläche und eine als zweite Anlagefläche ausgebildete Stirnfläche. Beide Anlageflächen wirken mit Ge genflächen zusammen, wobei eine der Gegenflächen am Gehäuse und eine der Gegenflächen an der Welle angeordnet ist.
Der Kolbenring umfasst eine nach innen, zum Zentrum des Rings weisende Umfangsfläche und eine nach außen, vom Zentrum des Rings wegweisende Umfangsfläche. Weiter umfasst der Kolbenring zwei Stirnflächen, die sich in der Ebene des Rings erstrecken und die sich gegenüberliegen. Hat der Kolbenring, wie es im Rahmen der Erfindung als vorteilhaft angesehen wird, einen rechteckigen Querschnitt, so sind die Stirnflächen eben und die Umfangsflächen ausschließlich in Umfangsrichtung gewölbt. Eine der beiden Umfangsflächen ist als erste Anlagefläche, eine der beiden Stirnflächen ist als zweite Anlagefläche ausgebildet.
Den Anlageflächen gegenüber sind Gegenflächen der Welle bzw. des Gehäuses angeordnet, die dazu ausgelegt sind, mit den Anlageflächen des Kolbenrings zusammenzuwirken. Die zusammenwirkenden Anlageflächen und Gegenflächen sind aneinander angepasst, so dass durch das Aufliegen eine möglichst dichte Verbindung bewirkt wird.
Durch den Kolbenring wird der Austrittsweg, der an der Wellendurchführung zwischen der Welle und dem Gehäuse besteht, abgedichtet. Die eine Anlagefläche bewirkt eine Abdichtung zu der Welle hin, die andere Anlagefläche bewirkt eine Abdichtung zum Gehäuse hin. Durch die Kombination beider Anlageflächen ist der Austrittsweg insgesamt verschlossen. Bei einer Explosion im Innenraum entstehende Flammen können trotz des Überdrucks nicht zwischen der Welle und dem Gehäuse hindurch in den Außenraum entweichen.
Bei einer Abdichtung durch aufeinanderliegende Flächen verbessert sich die Dichtwirkung, wenn der Anlagedruck zwischen den Flächen vergrößert wird. In Bezug auf die als erste Anlagefläche ausgebildete Umfangsfläche kann ein erhöhter Anlagedruck erreicht werden, indem der Kolbenring in Radialrichtung vorgespannt ist und die Spannung dazu genutzt wird, die erste Anlagefläche gegen die zugehörige Gegenfläche zu drücken. Um ein Vorspannen des Kolbenrings zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn der Kolbenring nicht als geschlossener Ring ausgeführt ist, sondern der Ring eine Trennstelle aufweist. Das durch die Trennstelle vermittelte Spiel kann dazu genutzt werden, den Kolbenring vorzuspannen.
Betrachtet man alleine die Dichtwirkung des Kolbenrings, so ist es vorteilhaft, wenn auch zwischen der zweiten Anlagefläche und der zugehörigen Gegenfläche ein erhöhter Anlagedruck besteht. Allerdings ist zu berücksichtigen, dass sich die Welle im Betriebszustand gegenüber dem Gehäuse dreht und dass diese Drehung zu einer Relativbewegung zwischen einer der Anlageflächen und einer der Gegenflächen führt. Ein erhöhter Anlagedruck führt zu verstärktem Verschleiß der Flächen.
Eine gute Dichtwirkung des Kolbenrings ist aber während des normalen Betriebs gar nicht erforderlich. Ausreichend ist es, wenn der Kolbenring zu dem Zeitpunkt eine gute Dichtwirkung hat, zu dem eine Explosion im Innenraum stattfindet. Als vorteilhaft wird es deswegen angesehen, wenn die Druckerhöhung im Innenraum in Folge der Explosion dazu genutzt wird, den Anlagedruck zwischen der zweiten Anlagefläche und der zugehörigen Gegenfläche zu erhöhen. Zu diesem Zweck kann eine der zweiten Anlagefläche gegenüberliegende Fläche des Kolbenrings dem Innenraum zugewandt. Der auf die dem Innenraum zugewandte Fläche des Kolbenrings wirkende Explosionsdruck überträgt sich auf die zweite Anlagefläche und die zugehörige Gegenfläche und sorgt für eine gute Dichtwirkung genau in dem Moment, in dem sie benötigt wird. Im normalen Betrieb kann der Anlagedruck zwischen der zweiten Anlagefläche und der zugehörigen Gegenfläche sehr gering sein oder die beiden Flächen können gar berührungsfrei sein.
Die mit der zweiten Anlagefläche zusammenwirkende Gegenfläche ist im Wesentlichen senkrecht zu einer die Welle umgebenden Mantelfläche ausgerichtet. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die mit der zweiten Anlagefläche zusammenwirkende Gegenfläche in einer Nut angeordnet, die in eine zur Welle konzentrische Mantelfläche eingelassen ist.
Es hat sich gezeigt, dass ein einzelner Kolbenring nicht in allen Fällen ausreicht, um die nach einer Explosion entstehenden Flammen vollständig aufzuhalten. Insbesondere die Trennstelle, die das Vorspannen des Kolbenrings ermöglicht, erweist sich als Schwachstelle. Vorteilhaft ist es deswegen, wenn in Axialrichtung der Welle gesehen zwei oder mehr erfindungsgemäße Kolbenringe hintereinander angeordnet sind. Haben die Kolbenringe Trennstellen, so sollten die Kolbenringe so gegeneinander verdreht sein, dass die Trennstellen möglichst weit voneinander entfernt sind. Sind zwei Kolbenringe vorhanden, so sind die Trennstellen vorzugsweise um 180° gegeneinander versetzt. Drei oder mehr Kolbenringe sind vorzugsweise so angeordnet, dass die Trennstellen der jeweils benachbarten Kolbenringe um 180° gegeneinander versetzt sind. Vorteilhaft sind ferner Verdrehsicherungen, die sicherstellen, dass die Kolbenringe ihre Winkelposition beibehalten. Die Verdrehsicherungen können mit der zur ersten Anlagefläche gehörigen Gegenfläche verbunden sein. Alternativ können auch überlappende Kolbenringe eingesetzt werden.
Eine Möglichkeit, die Erfindung zu verwirklichen, besteht darin, dass die Gegenfläche zur ersten Anlagefläche an der welle und die Gegenfläche zur zweiten Anlagefläche am Gehäuse ausgebildet ist. Ebenfalls möglich ist es, die Gegenfläche zur ersten Anlagefläche am Gehäuse und die Gegenfläche zur zweiten Anlagefläche an der Welle auszubilden. In diesem Fall kann es vorteilhaft sein, wenn die Welle von einer Hülse umgeben ist und die den Kolbenring aufnehmende Nut in die Hülse eingelassen ist.
Die Erfindung kann bei allen Arten von Gehäusen eingesetzt werden, bei denen eine Explosion im Innenraum auftreten kann und bei denen eine Welle durch die Gehäusewand hindurchgeführt ist. Als besonders vorteilhaft erweist sich der Einsatz der Erfindung bei Wälzmühlen zum Mahlen oder zum Mahltrocknen organischer Rohstoffe. Bei diesen Mühlen liegt der Durchmesser der Welle zwischen 0,5 m und 3 m, und die Welle ist ausgelegt für Drehzahlen zwischen 20 Umdrehungen pro Minute und 100 Umdrehungen pro Minute.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand einer vorteilhaften Ausführungsform beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
1: einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Gehäuse in schematischer Darstellung;
2: die Ansicht aus 1 bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
3: einen Ausschnitt aus 1 in vergrößerter Darstellung;
4: einen Ausschnitt aus 2 in vergrößerter Darstellung; und
5: einen Querschnitt entlang der Linie A-A der 1 in verkleinerter Darstellung.
Ein in den 1 und 2 nur im Ausschnitt dargestelltes Gehäuse mit einer Gehäusewand 1 umschließt einen Innenraum 2 vollständig und trennt den Innenraum 2 von einem Außenraum 3. Durch die Gehäusewand 1 ist eine Welle 4 hindurchgeführt. Die Welle 4 ist mit einem im Außenraum angeordneten, nicht dargestellten Motor verbunden und treibt ein im Innenraum angeordnetes, ebenfalls nicht dargestelltes Arbeitswerkzeug an. Dem Motor kann ggf. ein nicht dargestelltes Getriebe zugeordnet sein.
In dem Abschnitt, in dem die Welle 4 durch die Gehäusewand 1 hindurchgeführt ist, bildet die Gehäusewand 1 eine die Welle 4 konzentrisch umgebende Mantelfläche 5. Die Welle 4 ist umgeben von zwei Kolbenringen. Die Kolbenringe haben einen rechteckigen Querschnitt und entsprechen z.B. der DIN 34110.
In einer ersten, in den 1 und 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind zwei Nuten 6 in die Oberfläche 41 der Welle 4 eingelassen. Die Nuten 6 nehmen Kolbenringe 8 auf. Die Kolbenringe 8 umfassen eine innere Umfangsfläche 81 und eine äußere Umfangsfläche 82 sowie zwei Stirnflächen 83, 84. Die äußere Umfangsfläche 82 ist als erste Anlagefläche ausgebildet und wirkt mit der Mantelfläche 5 als Gegenfläche zusammen. Die Stirnfläche 83 ist als zweite Anlagefläche ausgebildet und wirkt mit einer Gegenfläche 61 der Nut 6 zusammen. Die innere Umfangsfläche 81 und die Stirnfläche 84 lie gen nicht in der Nut 6 an, der Kolbenring 8 hat Spiel innerhalb der Nut 6.
In entspanntem Zustand ist der Durchmesser des Kolbenrings 8 größer als der Durchmesser der von der Mantelfläche 5 umgebenen Öffnung in der Gehäusewand 1. Der Kolbenring 8 muss also radial nach innen vorgespannt werden, um in die Mantelfläche 5 eingesetzt werden zu können. Die Vorspannung, unter der der Kolbenring 8 im eingesetzten Zustand steht, erhöht den Anlagedruck zwischen der äußeren Umfangsfläche 82 und der Mantelfläche 5. Indem die äußere Umfangsfläche 82 unter erhöhtem Anlagedruck auf der Mantelfläche 5 aufliegt, wird der zwischen den beiden Flächen bestehende Austrittsweg abgedichtet.
Im normalen Betrieb besteht nur ein leichter Anlagedruck zwischen der als zweite Anlagefläche ausgebildeten Stirnfläche 83 des Kolbenrings 8 und der Gegenfläche 61 der Nut. Die Dichtwirkung in diesem Zustand ist ebenfalls gering. Erhöht sich in Folge einer Explosion der Druck im Innenraum 2, so überträgt sich die Druckerhöhung über die dem Innenraum zugewandte Stirnfläche 84 auf die Stirnfläche 83 und die Gegenfläche 61. Der erhöhte Anlagedruck zwischen der Stirnfläche 83 und der Gegenfläche 61 führt zu einer guten Dichtwirkung in dem Moment, in dem sie erforderlich ist.
Um das radiale Vorspannen der Kolbenringe 8 zu ermöglichen, weisen die Kolbenringe 8 in 5 dargestellte Trennstellen 14 auf. Mit der Mantelfläche 5 verbundene Verdrehsicherungen 15 greifen in die Trennstellen 14 ein. Die Trennstellen 14 der beiden Kolbenringe 8 sind um 180° zueinander versetzt und werden durch die Verdrehsicherungen 15 in dieser Winkelposition gehalten.
In einer alternativen, in den 2 und 4 dargestellten Ausführungsform sind Nuten 7 in die Mantelfläche 5 des Gehäuses 1 eingelassen. Die Nuten 7 nehmen Kolbenringe 9 auf. Die Kolbenringe 9 umfassen innere Umfangsflächen 91, äußere Umfangsflächen 92 sowie Stirnflächen 93, 94. Die innere Umfangsfläche 91 ist als erste Anlagefläche ausgebildet, die mit der Oberfläche 41 der Welle 4 als Gegenfläche zusammenwirkt. Die Kolbenringe 9 sind nach außen vorgespannt, so dass die inneren Umfangsflächen 91 durch die Vorspannung auf die Oberfläche 41 der Welle 4 gedrückt werden. Die Stirnflächen 93 wirken als zweite Anlageflächen mit der Gegenfläche 71 der Nut 7 zusammen. Die nicht dargestellten Verdrehsicherungen der Kolbenringe 9 sind mit der Welle 4 verbunden. Im Übrigen ist die Wirkungsweise dieser Ausführungsform identisch mit der Wirkungsweise der in den 1 und 3 dargestellten Ausführungsform.

Claims

Gehäuse, insbesondere für eine Mühle zum Mahlen oder zum Mahltrocknen organischer Rohstoffe, das einen Innenraum (2) von einem Außenraum (3) trennt, mit einer Gehäusewand (1), durch die eine Welle (4) hindurchgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (4) von einem Kolbenring (8, 9) umgeben ist, dass der Kolbenring (8, 9) eine als erste Anlagefläche ausgebildete Umfangsfläche (82, 91) und eine als zweite Anlagefläche ausgebildete Stirnfläche (83, 93) umfasst und dass eine der Anlageflächen (82, 83, 91, 93) mit einer Gegenfläche (5, 71) des Gehäuses (1) und eine der Anlageflächen (82, 83, 91, 93) mit einer Gegenfläche (41, 61) der Welle (4) zusammenwirkt.
Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anlagefläche (82, 91) gegen die zugehörige Gegenfläche (5, 41) vorgespannt ist.
Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine der zweiten Anlagefläche (83, 93) gegenüberliegende Fläche (84, 94) des Kolbenrings (8, 9) dem Innenraum (1) zugewandt ist.
Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenfläche (61, 71) zur zweiten Anlagefläche (83, 93) in einer Nut (6, 7) angeordnet ist.
Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (4) von mehr als einem Kol benring (8, 9) umgeben ist.
Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenring (8, 9) mit einer Verdrehsicherung (15) gesichert sind.
Gehäuse nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenringe (8, 9) Trennstellen (14) aufweisen und dass die Kolbenringe (8, 9) so gegeneinander verdreht sind, dass die Trennstellen (14) unterschiedliche Winkelpositionen in Bezug auf die Welle (4) haben haben.
Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenfläche (5) zur ersten Anlagefläche (82) am Gehäuse (1) und die Gegenfläche (61) zur zweiten Anlagefläche (83) an der Welle (4) ausgebildet ist.
Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dass die Gegenfläche (41) zur ersten Anlagefläche (91) an der Welle (4) und die Gegenfläche (71) zur zweiten Anlagefläche (93) am Gehäuse (1) ausgebildet ist.
Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Welle (4) zwischen 0,5 m und 3 m liegt.
Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (4) für Drehzahlen zwischen 20 Umdrehungen pro Minute und 100 Umdrehungen pro Minute ausgelegt ist.